升降车单体泵燃油系统供油特性分析,   广州租赁升降车, 广州升降车, 升降车出租租赁   控制阀对燃油的压力、流量以及流动方向进行控制。在单体系燃油系统工作过程中，是靠阀拉的开启与闭合对燃油的流动进行控制。因此控制阀在工作过程中，大部分是处于运动状态中。本节仿真了单体泵凸轮转速为１２５０ｒ／ｍｉｎ的工况下压缩供油过程阀狂从静止到控制阀闭合的蓄压过程中柱塞腔、控制阀腔以及高压油道的流场。

    燃油质量流率和出口压力,  阀芯升程、燃油密度以及燃油质量流率曲线。电磁控制阀的开启和关闭是决定阀性能和工作状态的关键因素，阀的关闭过程由吸合触动时间Ｔ１和吸合运动时间Ｔ２组成。Ｔ１表示线圈通电后，电流増加到吸含电流为止的阶段，在此阶段衔铁和阀总尚未开始运动，这是由于电磁铁的材料和结构、弹黃预紧力等的影响。进入吸合运动阶段Ｔ２后，由于电磁力大于弹黃力、液压力，衔铁带动阀芯开始运动。 阀芯在化２３ｍｓ之前维持在原来位置。送个阶段电磁控制阀中电磁力逐渐增加，柱塞向上运动压缩燃油所以流场中压力也呈上升趋势，故阀芯所受的液力也逐渐增加。但电磁力和液压力的合力小于弹黃预紧力，故阀芯维持原位置不动。此时阀口开度是最大的，在柱塞压油的过程中，燃油密度也逐步上升，故低压油道处流出的燃油质量迅速上升，０．２３ｍｓ时刻燃油质量流率达到最大值化７ｋｇ／ｓｏ当电磁力和液压力继续增加到０．２３ｍｓ时刻，其合力大于弹黃预紧力，故此阶段阀芯在弹黃力、电磁力、液压力以及摩擦力的作用下开始运动，关闭控制阀。此阶段由于阀口开度越来越小，故质量流率的总体趋势逐渐减小。高压油道压力值和流场的密度有相似的变化趋势，阀芯开始运动时，两者先逐渐减小后持续升高。压力和密度值减小的原因是部分燃油从低压油道流出，导致流场中燃油密度．６０单体亲燃油系统供油过程的电磁机液仿真分析降低。但是随着阀口越来越小，低压油道流出的燃油越来越小，柱塞持续保持向上运动进行压油，故流场中燃油压力也越来越高，燃油密度也随之増加。０．５７ｍｓ时刻，阀芯停止运动，此时阀芯达到最大位移约为０．２２ｍｍ。在实际情况中此时阀口是完全关闭的，但由于仿真技术的局限阀口无法达到完全关闭，密封锥面留有极小的缝隙，低压油道仍有部分燃油泄漏，但是对流场压力影响极小，可以忽略不计。此阶段高低压油路被阻断，高压油路中燃油在柱塞的作用下压力和密度均急剧上升，此过程即为单体泵燃油系统的蓄压过程。当高压油路中压力上升到针阀的开启压力及开始喷油。

     在瞬态仿真过程中进行设置，可以实时地观察到内部流场任何时间和任何开口度Ｆ的流动情况。阀芯闭合过程中，控制阀的初始状态开口度为０．２５５ｍｍ，阀芯闭合运动到开口度为化０３５ｍｍ。 在２３ｍｓ之前，阀芯处于静止状态，阀口的开度为最大，此阶段只有柱塞受凸轮轴驱动向上压缩燃油，虽然低压油道的质量流率迅速增加，但是高压油路中压力也迅速升高，图中显示化１２ｍｓ时刻柱塞腔中压力己经达到３．５ｅ＋０７Ｐａ。０．２３ｍｓ时刻阀芯开始运动，阀日开度开始减小，此时燃油不仅处在高低压腔极大的庙差么下，而且在阀芯以及柱塞双重运动条件下，高压流道中燃油流速急剧上升。根据伯努利方程的推论，随流速的增大，压力要减小。可以看到图中Ｏ．Ｗｍｓ时刻高压管道及柱塞腔压力均有所降低。０．７ｍｓＷ后阀口闭合，高低压油路截断，燃油被柱塞继续压缩，０．３ｍｓ之内高压油脏压力迅速升高至７．８Ｃ＋０７ＭＰａ。当阀芯闭合么后，密封锥面由于极高的流速和极大的压差形成部分负压区域，而低压油腔的压力值始终维持在０．５Ｐａ。

       单体泵燃油系统压缩供油过程流场流速云图。图中可见，在压缩供油过程中，柱塞腔＾＾及控制阀腔上部连接的高压油道速度值始终维持在较低水平，控制阀腔与柱塞腔之间的高压油道速度值变化较为明湿。如上文所述，化１２ｍｓ时刻阀口完全打开，燃油被压缩流经控制阀最终流入化压油道，高压管道中流速为８０ｍ／ｓ。０．２４ｍｓ时刻，阀芯刚开始运动，燃油极大的压差以及阀拉和柱塞的双重运动条件下，高压流道中燃油流速急剧上升，高低压油道流速分别达到ＷＯｍ／ｓＬ＾及ｌＯＯｍ／ｓ。当阀口继续减小时其节流作用也愈加明显，流速随么降低。从燃油流速分布图可发现，单体泵燃油系统流域中流速突变发生位置均为流道几何突变位置，说明高压燃油在流道内部流动时受流道形状的强烈影响。柱塞腔与控制阀腔之间的高压油道属于直段，其几何流道没有明显变化，因此对流场的影响较小；此流段通道较大，流动能力较强。对于高压油道与控制阀胺的接壤处，该段的流通截面较前者略低，从流速分布可知燃油流经此段后，几何流道对燃油流速有加速作用。对于靠近阀口的流段，加速后的燃油流经紧缩口进入低压油腔，流场中的流速在阀口附近达到最高。随着阀口的逐渐减小，阀口附近的燃油流速有下降趋势。

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       单体泵燃油系统供油过程的电磁机液仿真分析     阀口表面溫流强度和端动能端流强度为速度波动的均方根与平均速度的比值，小于１０％的为低瑞流强度，高于１０％的为高縮流强度。 单体泵蓄压阶段阀芯表面的端流强度曲线。可以看出在阀口表面端流强度总体小于１０％，燃油流动状态为低滿流强度。０－０．２ｍｓ为阀芯吸合触动时间（Ｔ１），三维流场中只有柱塞在田轮在作用下向上运动，控制阀芯在弹黃预紧力的作用下处于初始静止状态，密封锥面的开口度最大，此阶段口径ｄ维持不变。随着流场中燃油被压缩，压力有所増加，式中密度Ｐ也和流速Ｖ均随之增加，故阀芯表面的端流强度／急速上升；在阀芯吸合运动阶段（Ｔ２），阀芯受电磁力逐渐闭合，阀口开度减小，即流通口径ｄ减小。此阶段燃油密度仍然呈上升趋势。由于阀口附近的压差继续增加，故此处流速也有所上升。综合几方面的因素考虑，阀芯的吸合运动阶段端流强度呈现平稳下降趋势。

     动能（ＴＫＥ）是瑞流模型中最常见的物理量，可以利用瑞流强度估算端动能。两者么间的关系，Ｗ为平均速度，／为瑞流强度。滿动能不仅与端流强度有关，也和流速有关。随着阀芯的运动，阀芯头部的揣动能越来越大。泣是因为在阀苍的关闭过程中，由于阀口附近压差越来越大，流速也随着增加，縮流强度虽然在阀芯的吸合运动阶段有所降低，但是在蓄压阶段，有明显回升，故ｑ口附近的縮动能随着阀口的运动越来越大。阀芯表面液压力燃油流动过程中有静压、动压及总压三种压力。静压是流体所处的静态压强，即表压值。如果流场内燃油的静压值低于空气分离压，溶解在燃油的气体就会游离出并形成气泡；动压是指燃油流经阀口时由于流速改变而引起的压力，其大小与流体流速和流体密度密切相关， 静压积分的最大范围为３０００Ｐａ．ｍ２，而动压积分的范围为３００．ｍ２，静压积分范围比动压积分大一个数量级。由此可知在控制阀的关闭过程中，阀芯的静态液压力占液力作用的主导作用。静压与动压对阀芯的作用力相同，均为正向，即使阀拉趋向关闭的力。两种力在阀芯吸合触动时间内均增加，但是动压作用力的相对波动幅度比静压作用力的大，说明随着燃油被压缩，阀抵的动压效应比静压更为敏感。这是因为柱塞压缩燃油，必然带来流速的増加，而高流速流体会带来较明显的液压冲击，直接造成系统的动态压力迅速升高。当进入阀总运动阶段，阀芯在电磁力的作用下开始运动，阀口减小，带来流速和质量流率的降低。此阶段由于受阀及阻力的原因，使其存在动压损失，动压积分随之下降；而静压积分却由于流场中压力的持续升高而逐步上升。

        根据单体式喷油泉燃油系统压缩供油过程组成结构及工作原理，用ＡＮＳＹＳＭａｘｗｅｌｌ软件建立电磁控制阀模型，得到电磁阀瞬态表征参数曲线（电磁力曲线和衔铁位移曲线）；用ＵＧ软件建立控制阀腔和柱塞腔的燃油流道几何模型，用ＡＮＳＹＳＩＣＥＭ对流场模型进行网格划分，将控制阀密封锥面及附近流速较高的流体区域网格划加密。利用ＵＤＦ编程将ＡＮＳＹＳＭａｘｗｅｌｌ和Ｆｌｕｅｎｔ进行数据的交换，并将高压边界压力曲线以及柱塞速度曲线动态链接至瞬态三维流场，将动网格技术与运动部件的位移变化相结合，用Ｆｌｕｅｎｔ软件对三维流场进行数值模拟。研究压缩供油过程流动特性及动态响应特性，得出以下结论：（１）吸合触动阶段阀芯维持原位置不动，高压油路中压力迅速升高，阀拉所受的液力逐渐增加，燃油密度逐步上升，低压油道化流出的燃油质量迅速上升；阀芯头部所受的静压积分和动压巧分也逐渐上升，但静压积分范围比动压积分大一个数量级。（２）吸合运动时间阀芯开始运动关闭控制阀，阀口开度越来越小，故质量流率的总体趋势逐渐减小，在阀芯レッ及柱塞双重运动条件下，高压流道中燃油流速急剧上升，但燃油密度先逐渐减小后持续升高；（３）闭合状态阶段阀芯停止运动，高压油路中燃油压力和密度均急剧上升，但密封锥面附近由于极高的流速和极大的压差形成部分负压区域，而低压油腔的压力值始终维持在０Ｐａ；阀口节流作用明显，流速随之降低，阀口头部的端动能越来越大。

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