電控燃油噴射系統(tǒng)高速電磁閥建模仿真與特性研究.pdf

1、高速電磁閥是應(yīng)用于電控燃油噴射系統(tǒng)中調(diào)節(jié)系統(tǒng)噴油定時(shí)、噴油量以及噴油率的關(guān)鍵執(zhí)行器，其電—機(jī)械能轉(zhuǎn)換所能產(chǎn)生的靜態(tài)電磁力是其可靠工作與快速響應(yīng)的保障，而高速電磁閥在電流信號(hào)激勵(lì)下的動(dòng)態(tài)特性對(duì)燃油系統(tǒng)噴油的精確控制至關(guān)重要。因此，利用建模仿真技術(shù)對(duì)高速電磁閥的靜、動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行研究，更加全面地揭示各關(guān)鍵參數(shù)對(duì)其靜、動(dòng)態(tài)特性的影響規(guī)律。
　　首先，利用Ansys Maxwell軟件建立了高速電磁閥的靜、瞬態(tài)有限元仿真模型，利用Ansys

2、 Simplorer軟件建立了高速電磁閥的機(jī)械、電路子模塊模型，將瞬態(tài)仿真模型與Simplorer機(jī)械以及電路子模塊模型聯(lián)合，得到系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)聯(lián)合仿真模型。
　　接下來(lái)，對(duì)兩個(gè)難以實(shí)際測(cè)量的參數(shù)—靜鐵芯材料硅鋼片的疊加系數(shù)和機(jī)械子模塊中的阻尼系數(shù)進(jìn)行參數(shù)辨識(shí)，并對(duì)辨識(shí)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，得到經(jīng)辨識(shí)標(biāo)定后的有限元仿真模型的靜態(tài)電磁力最大誤差為6％，分別對(duì)峰值電流開(kāi)始時(shí)刻、維持電流開(kāi)始時(shí)刻、閥桿升程位移最大值開(kāi)始時(shí)刻、閥桿開(kāi)始落座時(shí)刻以及閥桿

3、落座時(shí)刻等五個(gè)關(guān)鍵時(shí)刻進(jìn)行標(biāo)定驗(yàn)證，得到各時(shí)刻的最大誤差為5%，證明了靜、動(dòng)態(tài)仿真模型的精確性。
　　針對(duì)高速電磁閥的靜態(tài)特性進(jìn)行全工況平面下參數(shù)交互作用機(jī)理研究，得到了靜鐵芯磁極長(zhǎng)度、勵(lì)磁線圈匝數(shù)及位置、動(dòng)銜鐵厚度、阻尼孔大小及位置等六個(gè)參數(shù)交互作用形成的6個(gè)一次因素以及21個(gè)二次因素對(duì)電磁力的影響在全工況平面的變化情況。得出一次因素中動(dòng)銜鐵厚度與勵(lì)磁線圈匝數(shù)對(duì)電磁力影響顯著，而二次因素中的參數(shù)自身交互作用因子與各自對(duì)應(yīng)的一次因

4、素對(duì)電磁力的影響規(guī)律不同，而參數(shù)間交互作用形成的二次因素中銜鐵厚度與線圈匝數(shù)、銜鐵厚度與阻尼孔位置、阻尼孔位置與阻尼孔大小對(duì)電磁力影響顯著，并進(jìn)一步揭示了這三組參數(shù)間交互作用機(jī)理。
　　最后，針對(duì)高速電磁閥的動(dòng)態(tài)特性以開(kāi)啟延遲時(shí)間、關(guān)閉延遲時(shí)間為目標(biāo)，并選定維持階段電磁力進(jìn)行約束，利用動(dòng)態(tài)聯(lián)合仿真模型，并結(jié)合試驗(yàn)設(shè)計(jì)與遺傳算法方法，對(duì)靜鐵芯的副磁極內(nèi)徑、勵(lì)磁線圈匝數(shù)、動(dòng)銜鐵厚度、殘余氣隙以及彈簧預(yù)緊力等參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。得到關(guān)閉延遲時(shí)