基于AMESim的电控天然气针口阀喷嘴仿真设计

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1、基于AMESim的电控天燃气针口阀型喷嘴工作过程模拟汪科任，孙仁云，吴聿东，陈德刚（西华大学交通与汽车工程学院，四川成都610039）摘要：电控天燃气喷射器是汽车发动机电控喷射系统中较为新颖的一项技术，也是喷射系统中最为关键也是难度最大的一部分，为研究电控天燃气喷射器特性参数对其喷射效果的影响，采用工程系统仿真软件AMESim建立了电控天燃气针口阀喷射器仿真系统模型。对其进行分析研究，得出其复位弹簧的最佳预紧力，并在该预紧力下验证了系统模型的准确性，可为电控天燃气喷嘴的设计提供优化依据。关键词：天燃气喷嘴;针口型阀门;仿真SimulatedDesignofan

2、ElectronicNaturalGasNeedleMouthNozzleWorkingprocessBasedonAMESimWANGKereng,SUNRenyun,WUYudong,CHENDegang(SchoolofTransportationandAutomotiveEngineering,XihuaUniversity,ChengduSichuan610039,China)Abstract:Electriccontrolnaturalgasinjectoristhatcarengineelectroniccontrolinjectionsyste

3、misofanoveltytechnology,isalsothemostkeyinjectionsystemandthemostdifficult.Fortheresearchofelectroniccontrolnaturalgasinjectorcharacteristicparametersontheeffectoftheinjection,theengineeringsystemsimulationsoftwareAMESimisestablishedcontrolnaturalgasneedlemouthvalveinjectorsimulatio

4、nsystemmodel.Toanalyzeandresearchtoitobtaintheresetspringbestprestressingforce,andintheprestressingforceverifiedundertheaccuracyofthesystemmodel,thedesignoftheelectroniccontrolnaturalgasnozzleprovidebasisforoptimization.Keywords:Naturalgasnozzle;Valvewithneedlemouthnozzle;Simulation

5、前言：天然气进入燃烧室后，喷射器的针阀应在极短时间内快速动作，但与传统的汽油燃料比较针阀的动作会有较短时间的延迟，而采用电磁阀式喷射器可以有效的降低这种延迟，并提高喷射器的灵敏度，维持喷射的喷射高峰，本文采用AMESim进行仿真，通过仿真分析可得到天然气喷射时的仿真数据，为深入分析天然气喷嘴结构参数打下基础，可为天然气喷嘴设计提供理论依据。1天然气喷嘴工作原理天然气喷射器由电磁阀，控制室，针阀偶件组成，其工作原理如图（1）所示，发动机ECU接受经过滤波，整形，放大后的前向电路中的曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器（在顺序喷射中需要该传感器）所测得的模拟信号，经过

6、其处理与计算，判断出符合该工况的喷射正时与喷射脉宽，发送PWM波信号控制电磁线圈的通断电，其中通电时刻决定喷射正时，而通电时间的长短则决定该工况下的喷气量。在整个机构中高压天燃气经过减压与调压后进入喷射器中分为两部分，一部分气体进入喷射针阀，一部分气体则进入喷射器气腔中，当进入喷射气体的压力和流量较小的时候电磁阀处于关闭状态。气体进入了喷射器气腔，由于控制活塞上的面积大于喷射器针阀的作用面积，加上针阀弹簧的作用力，使得喷射器的喷射针阀处于关闭状态。而当电磁线圈通电时产生一个磁场，顶杆（衔铁）在电磁力的作用下，克服天然气背压和复位弹簧的预紧力而升起，打开喷嘴阀门

7、，天然气喷出。顶杆在未达到最大升程前，由于流通面积不断增大，引起喷孔处压力降低，导致了喷嘴环形腔因压力波动而使气体不稳定流动，直到顶杆（衔铁）由于机械限位挡板的作用达到最大升程，喷嘴环形腔内气体流动趋于稳定。当电磁线圈断电后，顶杆（衔铁）所受电磁力也立即消失，并在复位弹簧和天然气背压的作用下，落回并压紧阀座，切断喷气动作，从而可以根据该原理对天然气这一特殊燃料的喷射机理进行研究，以期发现天然气的喷射规律，改进喷射方式。图1电控天然气喷嘴结构1电控天然气喷嘴的计算机模型本文采用系统工程高级建模和仿真软件AMESim对喷射器的工作过程进行仿真，该软件包括了流体动力

8、和内燃机的相关模块，为仿真提供完善的仿