超磁致伸缩式喷油器设计与建模

第37卷（2019）第4期

内 燃 机 学 报 Transactions of CSICE

V ol.37（2019）No.4

收稿日期：2018-12-05；修回日期：2019-03-23． 基金项目：国家自然科学基金资助项目(51275525).

作者简介：薛光明，博士，E-mail ：yy0youxia@.

通信作者：何忠波，教授，博士生导师，E-mail ：hzb_hcl_xq@.

DOI: 10.16236/ki.nrjxb.201904044

超磁致伸缩式喷油器设计与建模

薛光明1, 2，张培林1，何忠波1，李一宁1，徐春龙3，吴小军3

(1. 陆军工程大学石家庄校区，河北 石家庄 050003；2. 中国人民解放军63969部队，江苏 南京 210028；

3. 中国北方发动机研究所(天津)，天津 300400)

摘要：超磁致伸缩材料具有输出大、响应速度快和稳定性强等优势，是驱动电控喷油器的最佳选择．结合材料的输出特性和喷油器的驱动需求，设计了一种超磁致伸缩式喷油器(GMI )，并基于AMEsim 软件建立了喷油器喷油特性的仿真模型；通过单次喷射仪测试了喷油器的喷油率曲线，对结构设计的可行性及仿真模型精度进行验证．结果表明：不同参数下的仿真模型计算值与试验值十分吻合，具有较高的计算精度；同时，所设计的超磁致伸缩式喷油器既可执行大流量喷射，也能实现高精度控制，喷油性能优良． 关键词：超磁致伸缩式喷油器；设计；喷油特性；仿真模型

中图分类号：TK421 文献标志码：A 文章编号：1000-0909(2019)04-0337-06

Design and Modeling of the Giant Magnetostrictive Injector

Xue Guangming 1, 2，Zhang Peilin 1，He Zhongbo 1，Li Yining 1，Xu Chunlong 3，Wu Xiaojun 3

(1. Shijiazhuang Campus ，Army Engineering University ，Shijiazhuang 050003，China ；2. PLA Troop 63969，

Nanjing 210028，China ；3. China North Engine Research Institute (Tianjin )，Tianjin 300400，China ) Abstract ：Giant magnet ost rict ive mat erial has some useful propert ies like large magnet ost rict ion ，fast responding

speed and high working stability etc and can be a promising choice of driving an electronic controlled injector. Com-bining the output characteristics of the giant magnetostrictive material and driving requirements of the injector ，a giant magnetostrictive injector (GMI ) was designed. Then AMEsim software was used to model the injection characteristics of the injector. Finally ，the injection rate was tested using a single injection meter to verify the structure design and simulat ion model. Result s show t hat t he simulat ion model has high comput ing precision as t he calculat ed inject ion parameters correspond well to the tested results under different parameters. Also ，the giant magnetostrictive injector designed can execute large quantity injection and reach high precision injection simultaneously ，giving excellent in-jection characteristics.

Keywords ：giant magnetostrictive injector (GMI )；design ；injection characteristics ；simulation model

电控喷油器是发动机喷油系统的执行终端，直接决定喷油规律，可有效提升燃油利用率并降低污染物排放，继而影响发动机的动力和经济性能[1-2]．根据驱动器形式，电控喷油器可分为电磁式和压电式两种，这两类喷油器各经历了几代发展，已占据了整个喷油器市场．但电磁式致动器存在响应速度慢且输出行程不可控的缺陷，压电式致动器也有输出小(往往需位移放大机构)且易失效的不足，使得这两类喷油器的喷油性能提升存在一定瓶颈[3]．

除了对这两类喷油器继续优化，超磁致伸缩式喷油器(GMI )也可成为一个新的选择．GMI 是利用超磁致伸缩致动器驱动先导阀或针阀的一类喷油器的统称．超磁致伸缩致动器以超磁致伸缩材料(GMM )为核心，借助线圈、弹簧等器件，实现电能向机械能的转换，在流体器件驱动、振动主动控制、超精密加工和平面发声器件等领域具有广泛应用[4-5]．考虑到超磁致伸缩致动器的良好驱动性能，部分学者也在开发GMI ：严柏平等[6]对喷油器适用的超磁致伸缩致动