基于多目标模拟退火算法的高速电磁阀优化设计

高速电磁阀的关键结构参数对高压共轨喷油器的响应特性具有决定性影响,采用多目标模拟退火优化算法MOSA(Multi Objective Simulated Annealing),基于多目标多学科优化平台modeFrontier,并集成有限元分析软件Ansys,以高速电磁阀开启、关闭延迟时间和电磁力为目标函数建立了多目标优化模型,对高速电磁阀的关键结构参数进行多目标优化设计。结果表明:电磁阀开启延迟时间降低了15.4%,达到0.11 ms;关闭延迟时间降低了25%,达到0.18 ms,;电磁力提高了12.5%,达到160 N。     

基于试验设计-遗传算法的开关电磁阀响应特性优化

为了优化多变量交互作用下电磁阀的动态响应特性,采用AMESim软件建立了一款常开电磁阀模型,分析阀芯动作机理,利用开关电磁阀响应测试台验证了所建模型的有效性,并借助变量控制法探讨了结构参数对电磁阀阀口流量特性的影响,提出一种基于试验设计-遗传算法的优化方法,用于处理多变量交互作用下电磁阀响应特性优化问题。理论分析和仿真结果表明,优化后电磁阀吸合时间缩短14.1%,释放时间缩短5.1%,有效改善了电磁阀的动态响应特性。     

喷油器结构参数与喷油一致性相关关系的试验研究

针对喷油器在使用过程中因结构参数变化导致喷油一致性发生变化的问题,以CRIN系列喷油器为研究对象,基于喷油器液力及机械运动过程分析,得出喷油器易损结构,运用AMESim软件构建喷油器仿真模型。采用Box-Behnken设计方法,以针阀偶件间隙、柱塞偶件间隙、针阀升程、衔铁升程为试验因子,将喷油量变化率及响应时间变化率作为影响喷油一致性的试验指标,建立各试验因子与试验指标间的回归模型,分析各试验因子对试验指标的影响规律。采用多目标优化方法得出:当柱塞偶件间隙为4.38μm、针阀偶件间隙为2.66μm、衔铁升程为0.05 mm、针阀升程为0.34 mm时,喷油量变化率、响应时间变化率分别为1.70%和2.27%,达到最佳喷油一致性。在此基础上,结合数值计算得出:当柱塞偶件间隙为3.05～5.93μm、针阀偶件间隙为1.50～3.95μm、衔铁升程为0.045～0.053 mm、针阀升程为0.33～0.38 mm时,喷油量变化率、响应时间变化率都能够满足国家标准及工程对喷油一致性的要求。     

耦合详细驱动电路的高速电磁阀动态模型研究

进行了驱动电流和驱动电压两种励磁源条件下电磁阀动态计算,通过和试验数据的比较,指出驱动电压为励磁源可正确模拟电磁阀的开启过程,但由于没有耦合电流反馈的驱动电路,采用驱动电压为励磁源计算的电磁阀无法关闭。在Ansys Simplorer平台上建立了详细的驱动电流反馈的电磁阀驱动电路数学模型,进行了详细驱动电路模型和电磁阀三维模型的耦合,建立了电-磁-机耦合的电磁阀数学模型,计算结果和试验数据的对比表明,建立的电磁阀动态数学模型可准确描述电磁阀的开启过程和关闭过程。     

基于Ansoft的SCR无气辅尿素喷嘴电磁阀的仿真分析

为了提高选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction,SCR)系统对尿素喷射量的精确计量,对无气辅式喷嘴的电磁阀响应时间进行研究,建立了基于Ansoft Maxwell仿真软件的电磁铁模型,分析影响电磁阀响应时间的相关因素,并通过试验验证。通过有限元分析找出电磁阀吸力和电磁阀参数之间的关系,再由动态仿真确定阀内回位弹簧刚度、线圈电阻等因素对整体电磁阀响应时间的影响,并在对各参数进行优化后缩短了电磁阀响应时间。研究结果表明,在一定范围内,改变工作气隙和回位弹簧刚度会对电磁阀开启和关闭时间产生相反的影响,而线圈匝数和线圈电阻对电磁阀的关闭时间影响更大。     

柴油机高压共轨式电控喷射器快速响应电磁铁的研究应用

本文使用计算机仿真和实验方法，研究了各种参数对高压共轨式电控喷射器快速响应电磁铁性能的影响，经优化的快速响应电磁铁的开启响应速度为0.35ms，关闭响应时间为0.3ms。     

电控汽油喷射器电磁特性仿真与磁路参数优化

依据电磁学和机械动力学理论,建立了电控汽油喷油器工作过程的计算模型,以分析其动态响应特性与磁路结构参数之间的耦合关系。以缩短电控汽油喷射器开启和关闭延迟时间为优化目标,利用多目标模拟退火算法对磁路结构参数进行了优化。采用Ansoft Maxwell电磁场仿真软件,对优化前后的磁力线、磁感应强度、电磁力和动态响应特性进行了仿真分析,并通过试验对优化结果进行了验证。结果表明,优化后的电控汽油喷射器的动态响应特性得到了明显的提高。     

基于试验数据的高速电磁阀建模及动态响应特性分析

高速电磁阀的响应特性对高压共轨喷油器的喷油特性具有决定性影响。为了更合理和准确地预测高速电磁阀的电磁特性,基于高速电磁阀理论分析,进行了大量不同驱动电流强度和气隙情况下的电磁力试验,采用多项式拟合的方法,对试验数据进行拟合,结合高速电磁阀的工作原理,应用Amesim软件建立高速电磁阀一维仿真模型,并研究分析了驱动电流、阀芯弹簧预紧力和刚度对高速电磁阀动态响应特性的影响。研究结果表明：所采用的基于试验数据的高速电磁阀建模方式为其动态响应特性的研究提供了一个新思路,它能快速、准确得到高速电磁阀各参数对其响应特性的影响。     

高速电磁阀响应特性的研究

为实现电磁阀的高速响应的要求,提出了自行设计基于电容放电的驱动电路,通过仿真研究,确定驱动电路参数的取值范围。对电磁阀线圈结构参数对响应特性的影响进行了仿真与试验研究,仿真和试验结果的比较表明设计电磁阀具有较好的动态响应特性。     

高压共轨系统高速电磁阀测试系统开发

开发了高压共轨燃油系统高速电磁阀性能的测试系统,并阐述了高速电磁阀的特性。提出一种电路-磁路模型,分析了电磁阀衔铁的受力和运动过程。系统可测试不同电流及气隙工作环境下,高速电磁阀的静态性能和动态性能。通过对德国博世公司和国产的高速电磁阀性能的对比测试,验证了该系统的准确性和可靠性。     

压电式喷油器多参数优化匹配研究

作为新兴的驱动控制技术,压电式喷射技术由于快速的动态响应特性,为柴油机精确的小油量、多次喷射提供了可靠保证。针对自行研制的压电式喷油器,基于AMESim软件建立了压电喷油器一维电-机-液耦合数学模型,以喷油器针阀响应特性指标为优化对象,获得对喷油器响应特性影响权重较大的结构参数,分别采用正交试验优化(DOE)和遗传算法优化方法对关键结构参数进行多目标优化。结果表明:优化后针阀开启延迟缩短了16%,开启时间减少了23.6%,关闭延迟缩短了13.6%,关闭时间减少了13.3%,针阀响应特性获得了很大提高,有利于实现小油量喷射和多次喷射。     

高压共轨喷油器电磁系统对喷油规律的影响

利用GT-FUEL、GT-POWER软件建立了高压共轨喷射系统和柴油机的仿真模型,并通过发动机台架试验验证了该仿真模型计算结果的准确性和合理性.在此基础上仿真计算分析高压共轨电磁阀参数对喷射规律及发动机性能的影响.结果表明.电磁阀铁芯弹簧刚度对喷油规律没有影响,但其质量影响针阀落座响应时间;适当减小针阀弹簧预紧力或提高电磁力,在不影响针阀落座响应特性的条件下,可提前针阀开启时刻,提高初期喷射速率.     

高压共轨喷油系统电磁阀特性试验与仿真研究

分析了高压共轨系统中电控喷油器的关键部件高速控制电磁阀驱动特性,建立了电磁阀仿真计算模型,对高压共轨系统电控喷油器电磁阀进行了试验与仿真研究。仿真结果与试验结果比较一致,证明了模型正确可靠,表明利用仿真模型可以较好地模拟电磁阀主要参数对电磁阀动态响应特性的影响。实践表明,仿真计算为电磁阀的设计提供了一种新的研究手段。     

基于响应面法的钢-混组合桥面系优化设计

对桥梁结构进行优化设计和可靠性研究时,采用传统的设计方法可能会遇到计算工作量繁重的问题,应用响应面法进行优化设计是有效解决该问题的途径之一。以某大跨悬索桥钢-混组合桥面系为研究对象,结合节段缩尺模型试验研究,以有限元软件Workbench为计算平台,建立相应的参数化有限元模型。以组合桥面系重量最轻为经济目标,最大变形及最大弯曲应力为约束,基于响应面法对其进行多参数优化设计,并对优化结果进行了有限元分析验证。计算结果表明:节段缩尺模型静力试验结果与有限元分析结果吻合较好,建立的有限元模型很好地反映了试验模型实际的受力状态;基于响应面法优化设计后组合桥面系质量减小了3.57%,在满足力学性能要求的同时,减轻了结构自重,降低了工程造价,为钢-混组合桥面系设计提供了良好的概念设计模型。     

稀薄燃烧发动机改型设计及正时策略优化

基于某高速汽油机,对燃烧室结构、燃油喷射特性、凸轮型线改型设计为稀薄燃烧发动机。提出利用响应面模型对正时策略进行分析和优化的研究方法,并建立利用响应面进行多目标优化计算的流程。以提高有效功率和降低有效燃油消耗率为优化目标,以点火正时、空燃比和进排气正时为设计变量,建立了发动机性能与响应面耦合优化模型。分析与试验结果表明:较标准混合比燃烧时,稀薄燃烧发动机的进排气提前角减小,点火正时提前,最低燃油消耗率下降3.9%,最大功率提升9.7%;同时利用响应面优化方法提高了优化效率。     

汽车电磁喷油器动态时间参数测试

喷油器处于开启和落座过程的动态响应时间是衡量喷油器动态特性的主要参数.文章建立了电磁喷油器动态响应时间的计算模型,通过数值求解得到了喷油器线圈中电流的变化曲线,根据该电流曲线的特点设计了一套喷油器针阀开启及落座滞后时间测量系统.结果表明,在不同电源电压下,滞后时间的计算值与实测值基本一致,指出所开发的测量系统可以满足喷油器开发过程中对动态时间参数检测的需要.     

高速强力电磁阀的研究现状

介绍了4种"E"型电磁铁的优缺点,比较了滑阀式阀芯等4种阀芯结构,以响应速度和流量作为目标参数,分析了几种典型的电磁阀结构,结论是环状多极式"E"型电磁铁和锥阀式阀芯为电控喷油系统用高速强力大流量电磁阀较理想的结构形式。     

基于改进NSGA-Ⅱ和IGA-BP神经网络的索梁锚固区结构优化研究

为实现大跨度斜拉桥索梁锚固区钢锚箱的结构优化,依托某大跨度斜拉桥索梁锚固区结构实际工程,提出了一种基于NSGA-Ⅱ算法与IGA-BP神经网络模型的结构参数优化方法。首先基于BP神经网络确定了钢锚箱响应数据预测的拓扑结构,采用自适应交叉变异改进的遗传算法对钢锚箱结构响应神经网络预测模型的权值阈值调参,得到满足拟合精度要求的IGA-BP神经网络预测模型。然后建立考虑结构平均应力和主要板件上峰值应力的数学优化模型,采用改进交叉、变异算子的NSGA-Ⅱ算法设计了钢锚箱结构参数优化流程。最后联合改进NSGA-Ⅱ算法和IGA-BP模型实现了钢锚箱结构参数的优化求解。结果表明：自适应遗传算法对BP神经网络权值与阈值调参的效果良好,相较于标准BP神经网络,IGA-BP神经网络的拟合精度和训练效率均更高;改进NSGA-Ⅱ算法可以实现对钢锚箱结构参数的寻优求解,根据Pareto协调最优解的结果,钢锚箱支撑板与承压板厚度有一定增加,加劲板和锚垫板厚度略微降低;优化后的结构上平均应力降幅约为2.7%,其中承压板应力峰值由200.9 MPa降低至178.1 MPa,降幅约为11.3%,支撑板应力峰值由199.6...     

基于动载作用的组合式柔性基层路面典型结构优化设计研究

借助Abaqus有限元计算平台建立路面三维模型,使用动态模量,施加动态荷载实现路面的动力响应,研究了应对组合式基层路面,根据现有研究成果拟定了与路面损坏相对应的车辙和裂缝类损坏的力学控制指标,通过设计正交试验分析各个力学指标与结构设计参数变化的敏感性,取对结构设计参数敏感性高的力学指标作为主要分析对象,得出了路面破坏模式、力学控制指标以及结构设计参数的显著性对应关系。研究S1～S4共4种路面结构高、低温与动荷载耦合作用下的路面力学响应,推荐了内蒙古寒区路面结构,并得出路面结构设计的优化设计策略。     

智能清扫车用高速开关阀动态与温升耦合特性

高速开关阀是智能清扫车领域转向、清扫系统等关键元件，其控制精度与安全性取决于高速开关阀的频响与发热特性。高速开关阀的频响越高，其发热越高，从而降低其可靠性。针对高速开关阀的动态特性和温升特性的规律不明确的问题，利用有限元方法建立了阀的多物理场耦合模型，对高速开关阀的工作过程进行数值模拟，研究其动态特性和温升特性规律。该有限元模型可用于对高速开关阀的高频响与高可靠性的优化设计，能大幅降低优化设计成本和时间。