基于AMESim的天然气发动机电控调压器仿真研究

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1、2012年6月机床与液压Jun．2012第40卷第11期MACHINETOOL&HYDRAULICSVo1．40No．11DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2012．11．033基于AMESim的天然气发动机电控调压器仿真研究陈德刚，孙仁云，陈勇，吴聿东(西华大学交通与汽车工程学院，四川成都610039)摘要：在现有的某型号天然气发动机电控调压器基础上，建立电控调压器的AMESim模型，对该模型进行了详细的说明，并进行了静态和动态仿真。从仿真结果可以看出，该模型在动态下反应时间较短。通过燃气压

2、力和流量实验验证了该模型的准确性。针对南充NQ120天然气发动机对燃气压力和流量的需求，对原调压器结构参数进行优化，得到能够满足需要的调压器结构参数。关键词：天然气发动机；电控调压器(EPR)；仿真中图分类号：TH138．52+1文献标识码：A文章编号：1001—3881(2012)11—109—4SimulationoftheEPRfortheCNG．engineBasedonAMESimCHENDegang，SUNRenyun，CHENYong，WUYudong(SchoolofVehicle&Transport

3、ationEngineering，XihuaUniversity，ChengduSichuan610039，China)Abstract：ThemodelofEPRforCNG·enginewasbuiltbasedonAMESim．ThestaticanddynamicperformancesoftheEPRweresimulated．Itisshownthatthedynamicresponsetimeisshorter．Theaccuracyofthemodelwasverifiedbyexperiment．T

4、omeettheneedsofpressureandmassflowrateofNQ120CNG-engine，theoriginalparameterswereoptimized．Keywords：CNG—en~ne；EPR；Simulation第三级时通过大功率执行器件，调整三级阀门的开度，将气体压力稳定在所需的范围(变化不超过200—300Pa)。在初始状态下，一级阀门处于开启状态，高压气体由入口1流经一级阀门2，进入一级减压腔4后迅速膨胀，使一级膜片8发生变形并克服弹簧7的预紧力作用向上移动，带动一级杠杆3产

5、生运动，使得一级阀门出口气体流通面积变小甚至关闭，使高压气体从2OMPa降低至1MPa左右。阻尼板5的作用是为了迅速消减一级弹簧的震动，避免气体压力长时间的大幅波动。气体经一级减压后从二级阀门9进入二级减压腔15，二级减压的原理与一级减压相同。二级减压能使气体压力从lMPa降至0．2～0．4MPa。l一高压气体入口卜一级阀门3一一级杠杆4一一级减压腔5__一级阻尼板弹簧座7-_一级弹簧8_-一、二级膜片与前两级减压不同的是，三级阀门在初始状态下9一二级阀门lO一二级阻尼板ll一通大气口12一二级弹簧处于关闭状态，气体

6、需要克服三级弹簧25的预紧力l3一减压器壳体(上)l4一二级杠杆l5一二级减压腔推开三级阀门21，经过三级阀门后的气体再次减压16一减压器壳体(中)l7一低压气体出口l8一压力传感器l9一温度传感器2O一控制单元2l一三级阀门22一三级减压腔膨胀，然后经出口17流出。此时的膜片不处于自由23一执行器件24一三级膜片25一三级弹簧26一三级杠杆膨胀状态而要受控于调压器上的大功率执行器23，图1电控调压器结构图调压器依靠执行器对气体压力进行精确调节，从而达该电控调压器主要有两大作用：(1)将高压气到精确控制混合气的空燃比

7、的目的。体经过三级减压后达到所需要的压力范围；(2)在以比例混合器天然气发动机的空燃比Ot计算方收稿日期：2011—05—09基金项目：国家863计划项目(2008AA11A166)；15tJq省省属高校科研创新团队建设项目(KYTD201003)作者简介：陈德刚(1987一)，男，硕士研究生，主要研究方向为发动机电控系统。E—mail：chendegangwind@sin．com。通信作者：孙仁云，E—mail：358176394@qq．eom。·110·机床与液压第40卷法为例，如图2所示。发动机工作时，混合器人

8、口处的空气压力P和设混合气前空气压力空气与天然气混合处的压力P经压力传感器测得并为P，调压器出口处天然pg传递给ECU，ECU根据目标空燃比0[计算出调压器气压力为P，空气与天然天然气出口处天然气压力P并发出压差指令(调压器出口气混合处的压力为P，近处天然气压力P和混合器入口处的空气压力P之似按不可压缩流体的伯努差)给调压器内部芯片，同时调压器