GDI高压泵电磁阀设计与性能开发
摘要：GDI高压泵的高精度喷射由高速电磁阀的精确控制来实现。电磁阀的动态过程为电、磁、机、液、热物理过程的耦合，非常复杂。以汽油缸内直喷式高压泵电磁阀为研究对象，本文将模型简化，不考虑机械碰撞和液力阻尼，通过JMAG软件建立了电磁阀的三维电磁场仿真模型，模拟了其在已知电流驱动下的动态响应过程，得到了电磁力和衔铁位移随时间变化的曲线；同时对比分析了不同转速、不同匝数和不同结构材料选择时电磁阀的动态响应。
关键词：GDI高压泵；电磁阀；供油特性；JMAG；
Design and performance development of GDI high pressure pump electromagnetic valve
Abstract:High precision injection of GDI high-pressure pump is realized by precise control of high speed solenoid valve.The dynamic process of the solenoid valve is the coupling of electricity,magnetism,machine,liquid and thermal physical process,which is very complicated.In gas field in cylinder high-pressure pump as the research object,this paper to simlify the model,without considering mechanical collision and hydraulic damping,solenoid valve was established by JMAG software of 3 d electronmagnetic field simulation model,simulate it is current drivers have been known,the process of dynamic response under the electromagnetic force and the curve of the armature displacement change over time;At the same time,the dynamic response of the solenoid valve is analyzed by comparing the different speed,the number of turns and the choice of different structure materials.
Key words:GDI high-pressure pump; Electromagnetic valve;Fuel supply characteristics;JMAG;
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目 录
一、 GDI发动机介绍 1
（一）GDI发动机简介 1
（二）GDI技术发展史 1
（三）GDI发动机的工作原理及技术特征 2
（四）GDI技术发展背景及意义 3
（五）国内外发展现状 4
二、GDI高压泵电磁阀的结构和工作原理 5
（一）高压泵电磁阀结构 5
（二）高压泵电磁阀工作原理 6
（三）高压泵电磁阀计算模型 6
三、响应特性计算结果 7
（一）磁场分布 7
（二）响应特性分析 8
（三）功率损耗计算 9
四、不同结构的响应特性 11
（一）阀座对响应特性的影响 11
（二）弹簧座对响应特性的影响 12
（三）垫片对响应特性的影响 13
（四）简单结构的响应特性 14
（五）阀体壳对响应特性的影响 15
（六）不同转速下的响应特性 17
（七) 不同匝数下的响应特性 18
五、高压泵电磁阀试验结果分析 19
（一）电磁阀弹簧参数测量 20
（二）电磁阀线圈总成电参数测量 21
（三）电磁阀静态电磁力试验 22
（四）电磁阀响应特性试验 22
（五）自主电磁阀线圈总成匹配BOSCH泵供油特性试验 24
六、GDI高压泵电磁阀现状研究及发展趋势 26
总结 27
致 谢 29
参考文献 30
第一章 绪论
一、GDI发动机简介
（一）GDI发动机简介
DGI发动机（Gasoline Direct Injection engine）即汽油缸内直接喷射式发动机。GDI发动机，一直是这些年来人们关注的对象，一度是国内外内燃机专家研究与开发的焦点。世界汽车业内的专家普遍认同，在这个众多发动机技术问世的时代内，GDI发动机的问世是一项超乎想象的发动机创新技术，这项创新技术的使用也日益在众多汽车生产商新车辆上得到重大应用。GDI发动机能体现出较高的功率输出、较低的燃油消耗和低排放技术，它在近年来崭露头角，极大可能代替传统意义上的汽油机和柴油机，一跃成为新世纪内轿车动力的主要装置。
（二）GDI技术发展史
缸内直喷技术的发展历史较为丰富多彩，它最早出现德国但未得到长久发展，最终在日本产生改善并且得到发展。50年代中期，全球首辆装载具有缸内直喷技术四冲程汽油机在德国得以生产应用——名声显赫的奔驰300SL面向市场，并且首次使用这项创新技术，而且是在博世公司的直列六缸发动机上，这与当时一般汽油机相比，GDI发动机动力水平几乎翻出普通汽油机整整一倍，其油耗只占普通汽油机十分之九左右。但是这项技术很快就销声匿迹于德国的设计师们的看法，不管是奔驰、宝马，还是大众，汽油直接喷射这项创新技术都不被其予以看好。根据一些设计师做出的试验结果分析，燃油加压系统和喷油器之间运行并不完善，未达到相互独立运作，只能通过GDI发动机高压油泵给燃油加压，但当时由于并没有高压泵电磁阀来精确控制喷油，喷入气缸的汽油在燃烧室内并不均匀，在燃烧时很难达到充分燃烧，甚至会有残余的燃油留下，其剩下的燃油只能通过气缸壁慢慢流出，流到油底壳，此时问题便很是严重，流动油底壳的燃油便会与机油产生混合，导致机油使用效率下降，使用寿命简短，只有不断更换机油来解决这个流油问题。而且这些设计师认为这种发动机运转起来未必能有效运作其性能肯定不如其他发动机，安装这项发动机的汽车其启动起来很是困难，况且在废气问题上也较为严重，面对诸多问题这些设计师便停止了对GDI发动机的研究与开发。
参考文献
[1] 房志红，李丽，袁亚飞，等. GDI高压泵设计及性能研究[J]. 现代车用动力，2014第3期.
[2] Zou kaifeng, li yu-xue. Research on material selection of high-speed solenoid valve for common rail injector [J]. Journal of wuhan university of technology, 2005, 5th issue.
[3]Liu zexiang, kang min,fruitmingjiang.Dynamic characteristics analysis and parameter determination of water inlet electromagnetic valve [J]. Magnetic materials and devices,2009,40(1):60-63.
[4] 胡猛，卜安珍，周望静，等. 高速电磁阀材料磁性能分析与应用[J]. 现代车用力，2014第3期.
[5] 张美娟，陆玲亚，王吉华，等. 汽油直喷高压泵电磁阀电磁特性仿真与分析[J]. 现代车用动力，2014年第4期.
[6] 宋睿智，李丽，夏少华，等. 汽油直喷高压泵电磁阀线圈设计与电磁特性仿真[J]. 现代车用动力，2012年第4期.
[7]袁亚飞，管磊，房志红等.GDI高压泵关键结构参数对供油特性的影响分析[J].现在车用动力，2017年第3期.
[8]郭帅等.GDI发动机共轨系统电磁阀建模与轨压控制[J].吉林大学，3013.
[9]2018-2024中国电磁阀行业市场现状分析及发展前景预测报告.
[10] 戴佳，黄敏超，余勇，等. 电磁阀动态响应特性仿真研究[J]. 火箭推进，2007，33（1）：40-48.
