汽車電控噴油器是汽車繫統中的復雜機電部件，其工作過程涉及機械動力學、電磁學和流體力學等多個方面，而以性能仿真與試驗為基行結構參數優化是提升電控噴油器性能的有效手段。《汽車電控噴油器性能仿真與結構優化》針對低氣道噴射噴油器和缸內直噴噴油行介紹，主要內括電控噴油器的動態工作過程機理分析、電控噴油器的電磁特性仿真與優化、電控噴油器的內部流場及過程分析、電控噴油器多參數耦合仿真及多目標優化、電控噴油器樣品試制及性能檢測技術、新型加熱式GDI噴油器以及金屬注射成形技術在電控噴油器上的應用等。

目錄 前言 第1章 汽車電控噴油技術的發展狀況 1 1.1 電控汽油噴射繫統發展概況 1 1.2 汽油機電控噴油器的分類和研究概況 4 1.2.1 汽油機電控噴油器的分類 4 1.2.2 國內外研究現狀 11 參考文獻 16 第2章 PFI噴油器動態工作過程機理 21 2.1 電控噴油器的典型結構 21 2.1.1 Bosch電控噴油器 21 2.1.2 Delphi電控噴油器 23 2.2 磁路結構材料配置 24 2.3 電控噴油器的性能要求 28 2.4 工作特性數學模型 28 2.5 動態響應過程分析 36 2.6 動態響應規律分析 40 2.7 磁性材料影響分析 47 2.8 本章小結 49 參考文獻 50 第3章 PFI噴油器電磁場分析與優化 52 3.1 電磁分析基礎理論 52 3.2 二維模型的建立 54 3.3 電磁場仿真結果對比分析 55 3.4 三維電磁場仿真分析 57 3.5 電磁場單參數仿真分析 62 3.6 多參數優化 66 3.7 本章小結 73 參考文獻 73 第4章 PFI噴油器內部流場及過程分析 76 4.1 流體力學基本方程 76 4.2 幾何模型與數值求解 80 4.3 內部流動計算結果與分析 81 4.4 化的數學模型 92 4.5 模擬結果及分析 97 4.6 本章小結 106 參考文獻 106 第5章 PFI噴油器綜合測試繫統設計 108 5.1 測試繫統方案 108 5.2 繫統硬件 109 5.3 繫統電路 111 5.4 信號處理 119 5.5 本章小結 120 參考文獻 120 第6章 GDI噴油器工作過程建模及耦合仿真 121 6.1 GDI噴油器的結構模型及性能要求 121 6.2 GDI噴油器子繫統模型 123 6.2.1 機械運動子繫23 6.2.2 電路子繫23 6.2.3 磁路子繫24 6.2.4 電磁損耗子繫26 6.2.5 熱力學子繫27 6.2.6 內部流動子繫統模型 128 6.2.7 子繫30 6.3 電磁場耦合研究 133 6.3.1 電磁理論 133 6.3.2 電磁仿真分析 134 6.4 電-磁-熱耦合研究 144 6.4.1 電-磁-熱耦合理論 144 6.4.2 電-磁-熱耦合仿真分析 145 6.5 熱-流耦合研究 150 6.5.1 熱-流耦合理論 150 6.5.2 噴孔流動分析 153 6.5.3 特性分析 158 6.6 本章小結 161 參考文獻 161 第7章 GDI噴油器結構參數多目標分步優化 163 7.1 GDI噴油器的優化目標及優化策略 163 7.2 磁路結構多目標優化模型 165 7.3 基於MOSA算法的磁路結構優化 170 7.3.1 MOSA算法求解原理 170 7.3.2 MOSA優化算法實現 172 7.4 磁路結構優化結果分析 176 7.4.1 動態響應特性分析 176 7.4.2 電磁特性分析 177 7.4.3 溫度特性分析 179 7.5 基於正交試驗法的噴孔結構優化 181 7.5.1 噴孔結構對孔內流動的影響 181 7.5.2 噴孔結構對特性的影響 185 7.6 正交試驗設計 188 7.6.1 噴孔內部流動對比分析 193 7.6.2 特性對比分析 195 7.7 本章小結 199 參考文獻 199 第8章 GDI噴油器樣品試制及試驗研究 200 8.1 GDI噴油器樣品試制 200 8.1.1 關鍵材料選型 200 8.1.2 關鍵零部件加工 201 8.1.3 裝配及焊接技術 203 8.2 溫度特性 206 8.2.1 溫度特性測試原理 206 8.2.2 GDI噴油器溫升影響因素分析 207 8.3 動態響應特性 211 8.3.1 測試裝置及測試原理 212 8.3.2 動態響應特性測試結果分析 213 8.4 流量特性 215 8.4.1 流量特性測試繫5 8.4.2 流量特性測試結果分析 216 8.5 特性 218 8.5.1 形態測試繫統及結果分析 218 8.5.2 貫穿距離分析 219 8.6 本章小結 224 參考文獻 224 第9章 加熱型GDI噴油器 225 9.1 加熱型GDI噴油器的結構及驅動方法 226 9.1.1 加熱型GDI噴油器的結構和工作原理 226 9.1.2 噴孔的幾何形狀和分布 226 9.1.3 驅動電路 227 9.2 熱分析 228 9.2.1 能量損耗模型 228 9.2.2 熱力學模型 229 9.2.3 熱模擬 230 9.3 試驗條件和燃料特性 234 9.4 可視化特性 236 9.4.1 試驗繫統 236 9.4.2 特性分析 237 9.5 本章小結 243 參考文獻 244 第10章 金屬注射成形技術在噴油器上的應用 246 10.1 MIM技術 246 10.2 MIM技術在電控汽油噴油器中的應用 247 10.3 汽油機電控噴油器零件性能分析 248 10.3.1 退火後的軟磁特性分析 248 10.3.2 理化性能分析 249 10.4 電控汽油噴油器性能對比分析 249 10.4.1 材料特性測試 249 10.4.2 基本參數設定 250 10.4.3 電磁性能仿真驗證 251 10.4.4 試驗結果對比分析 253 10.5 本章小結 254 參考文獻 255

開展汽車關鍵零部件的自主研發對於提升我國汽車工業的技術和國際競爭力具有重要的意義。電控噴油器是汽車發動機電噴繫統中技術難度的關鍵部件，其工作性能直接影響發動機缸內混合氣的形成質量和燃燒過程而對發動機的動力性、經濟性和排放性能產生重要影響。汽車電控噴油器的工作過程涉及電磁學、機械動力學和流體動力學等多個學科，不同物理場的參數交叉耦合，使得汽車電控噴油器成為工作過程中十分復雜的一個機-電-液繫統。許多汽車工業發達國家針對汽車電控噴油器開展了長期研究，在噴油器理論分析、性能仿真、結構設計、加工制造和性能評價等方面積累了豐富的經驗，並對汽車電控噴油器的核心技術實現了壟斷年來，我國一些汽車零部件企業也針對汽車電控噴油器開展了一些技術攻關工作，但由於缺乏繫統的理論指導和必要的技術支撐，基本上處於對國外樣品的仿制階段，尚未形成汽車電控噴油器的自主研發能力。

本書的核心內容是作20年來在汽車電控噴油器性能仿真、結構設計與優化、產品開發以及性能檢測等方面研究工作的成果結晶。本書的撰寫基於2010年完成的浙江省重大科技專項項目“電控汽油噴射器EAP06產業化開發”（2007C11136）、201pan>年完成的高等學校博士學科點專項科研項目“電控汽油噴射器特性仿真與試驗研究”（20080252000pan>）以及2016年完成的國家自然科學項目“GDI多孔汽油噴射器噴射過程多場參數分步耦合研究”（51275309）等的研究成果，並結合了與浙江馮仕特電噴技術有限公司、瑞安市正捷電噴技術有限公司等汽車電控噴油器生產企業開展的“汽車發動機電磁噴油器研制”、“高性能汽車電控噴油器研發”和“汽車GDI噴油器關鍵技術研究”等產學研合作項目的研究成果。本書也參考了國內外有關技術資料，比較全面結了有關電控噴油器的基本理論和設計方法，繫統闡述電控噴油器繫統建模、參數優化、特性試驗以及樣品加工中的關鍵理論和技術問題。

本書共pan>章，第pan>章主要介紹汽車電控噴油器的技術發展和研究概況。第2章以數字模型為基礎分析汽車電控噴油器的動態工作過程機理。第3章針對低壓電控噴油行二維、三維電磁場仿真及磁路結構優化。第4章從低壓電控噴油器內部流道結構模型出發，通過仿真研究內部流動和過程的變化特性。第5章針對低壓電控噴油器開發流量特性及動態響應特性測試繫統。第6章建立GDI噴油器工作過程的數學模型，從電-磁、電-磁-熱和熱-流等多個方面對GDI噴油器的工作過程參行耦合研究。第7章以MOSA算法和正交試驗為核心對GDI噴油器的結構參行多目標優化。第8章對GDI噴油行樣品試制，並從溫度特性、動態響應、流量特性和特性方行測試評價。第9章分析加熱型GDI噴油器的工作機理和性能特點。第10章分析MIM技術的特點及其在汽車電控噴油器磁路結構方面的實際應用。

本書撰寫過程中，博士生謝乃流、孔祥棟以及碩士生王雙在內容整理和圖片修正等方面給予了很大幫助，瀋凱博士後也提出了很多寶貴意見，在此一並表示由衷的感謝。

由於本書涉及內容較多，限於作者，書中難免存在不妥之處，敬請讀者批評、指正。