基于永磁复合磁路的新型高速电磁执行器的动态特性理论研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51679048
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E1102.船舶工程
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

High-pressure common rail system is the cutting-edge core technology for modern diesel engine energy conservation and emission reduction, and high-speed electromagnetic actuator is one of critical components in the system determining the system’s flexible fuel injection law. While currently the high-speed electromagnetic actuator driving force, response speed and action consistency are both at lower level, thus by all of these imperfections the further development of diesel engine performance is restricted. Then a novel type of high-speed electromagnetic actuator based on permanent-magnet composite magnetic circuit was proposed in this application form to improve the actuator performance. However, on account of the strong coupling excitation between electromagnetic coil and permanent-magnet in time and space for the actuator, the influence mechanism of magnetic field transient on the actuator dynamic characteristics has not been studied as yet. Therefore, the issues are taken into consideration in the project, and the testing apparatus of the high-speed electromagnetic actuator dynamic behavior is designed, then the numerical simulation model of the actuator coupling multi-physical field is established. The dynamic variation rules of the energy flow and compound magnetic field will be obtained by the method of combining with numerical simulation and power band graph; in addition, the influence mechanism of magnetic field transient and energy conversion will be also revealed for the actuator. On this basis, correlation matrix and response surface with respect to the actuator characteristics will be built by the method of correlation analysis, hence the coupling interaction rules of key parameters can be revealed. Besides, by carrying out the research about decoupling method based on principal component analysis, the databases of decoupling factors determining the magnetic field rapid establishment and degaussing will be set up. At last, double check point feedback control method is proposed to solve the problem about the actuator consistency of dynamic response. It will provide theoretical basis for the design of high-speed electromagnetic actuator with the accomplishment of this project, and have great value for the perfection of high-pressure common rail system.
高压共轨系统是现代柴油机节能减排的先进核心技术,高速电磁执行器是使其实现灵活喷油规律控制的关键部件。而目前高速电磁执行器的驱动力、响应速度偏低及动作一致性较差,限制了柴油机性能的进一步提高。申请书提出一种基于永磁复合磁路的新型高速电磁执行器,然而由于电磁线圈与永磁体在时空上的强耦合励磁,导致磁场瞬变对动态特性的影响机理尚不清楚。课题拟以此为研究对象,设计高速电磁执行器动态特性试验装置,建立多物理场耦合的数值仿真模型,结合功率键合图理论,得出能量流向及复合磁场的动态变化规律,揭示复合磁场瞬变与能量转换机理。在此基础上,采用相关性分析构建相关性矩阵及响应面,揭示关键参数的耦合作用规律;通过开展基于主成分分析的解耦方法研究,建立决定磁场快速建立、消磁的解耦因子数据库;最后针对动态响应一致性提出双止点反馈控制方法。本课题的完成将为高速电磁执行器设计提供理论基础,对高压共轨系统的完善具有重要价值。

结项摘要

高压共轨系统是目前实现船用柴油机节能减排最先进的核心技术之一,高速电磁执行器是保证高压共轨系统实现灵活喷射性能的核心零部件。本项目建立并标定了新型高速电磁执行器静态磁网络模型和动态多物理场耦合数值仿真模型。对比分析了新型与传统高速电磁执行器电磁力工作特性,揭示了新型高速电磁执行器静态电磁力输出的特点;研究了新型高速电磁执行器特征结构参数对电磁力的影响规律,得出了各参数的作用机理。开展了永磁环与电磁线圈耦合励磁下的复合磁场动态特性研究,揭示了其磁场瞬变的机理;分析了复合磁场下新型高速电磁执行器各工作阶段及整个工作循环系统的能量变化与转换规律,提出了高速电磁执行器优化控制策略。进一步结合响应面法,研究分析了新型高速电磁执行器系统参数交互作用对电磁力的影响,揭示了参数间交互作用机理及其对电磁力的影响规律,得出了显著交互参数间的优化匹配原则;提出了一种基于序贯整定组合近似模型的复合磁场快速建立及消磁方法,得到了复合磁场快速建立及消磁数据库,实现了电、磁、机、液多物理场耦合与参数交互作用环境下新型高速电磁执行器的参数优化。通过软件止点检测方法和硬件电路止点检测方法研究,设计了用于检测高速电磁执行器驱动电流止点的逻辑电路,建立了高压共轨系统动态喷射性能的止点反馈闭环控制方法,实现了对系统动态喷射性能稳定性的闭环控制。通过研究发表学术论文21篇,其中SCI收录8篇、EI收录7篇;申请发明专利37项,其中已授权2项;登记软件著作权12项;获中国发明协会发明创新一等奖1项、船舶与海洋工程行业专利金奖1项;参加国内会议5次、国际会议3次。本项目完成对高速电磁执行器设计开发提供了新的思维方法,对高压共轨系统的完善具有重要理论意义和价值。

项目成果

期刊论文数量(14)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(7)
专利数量(37)
Investigation on Electromagnetic Models of High-Speed Solenoid Valve for Common Rail Injector
共轨喷油器高速电磁阀电磁模型研究
  • DOI:
    10.1155/2017/9078598
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Mathematical Problems in Engineering
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhao Jianhui;Fan Liyun;Liu Peng;Grekhov Leonid;Ma Xiuzhen;Song Enzhe
  • 通讯作者:
    Song Enzhe
高压共轨系统循环喷油量波动交互作用分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    汽车工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    白云;兰奇;沙浩男;范立云;马修真
  • 通讯作者:
    马修真
Correction strategy of fuel injection quantity during pilot-main injection for common rail system
共轨系统先导-主喷射喷油量修正策略
  • DOI:
    10.1007/s12206-020-0538-0
  • 发表时间:
    2020-05
  • 期刊:
    Journal of Mechanical Science and Technology
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    Yun Bai;Yuanqi Gu;Qi Lan;Liyun Fan;Xiuzhen Ma
  • 通讯作者:
    Xiuzhen Ma
Investigation on fuel injection quantity of low-speed diesel engine fuel system based on response surface prediction model
基于响应面预测模型的低速柴油机燃油系统喷油量研究
  • DOI:
    10.1016/j.energy.2020.118946
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Energy
  • 影响因子:
    9
  • 作者:
    Lan Qi;Bai Yun;Fan Liyun;Gu Yuanqi;Wen Liming;Yang Li
  • 通讯作者:
    Yang Li
船用低速柴油机电控喷油器的动态响应特性研究
  • DOI:
    10.13949/j.cnki.nrjgc.2020.06.007
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    内燃机工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    兰奇;白云;范立云;文李明;方良杰;许菁
  • 通讯作者:
    许菁

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其他文献

高压共轨系统高压油泵容积效率研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    哈尔滨工程大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    范立云;董晓露;白云;马修真;宋恩哲
  • 通讯作者:
    宋恩哲
双密封面电控喷油器的喷油特性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    内燃机学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    范立云;白云;刘洋;马修真;田丙奇
  • 通讯作者:
    田丙奇
高速电磁阀电磁力全工况关键参数相关性分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    农业工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    范立云;许德;费红姿;冯力东;刘鹏;周伟
  • 通讯作者:
    周伟
电控单体泵喷油压力升高率预测模型
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    哈尔滨工程大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    白云;范立云;马修真;刘鹏;李清
  • 通讯作者:
    李清
电控单体泵高压油路压力波动频率计算方法研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    内燃机工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    范立云;宋恩哲;QAISAR Hayat;陈福梅
  • 通讯作者:
    陈福梅

其他文献

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范立云的其他基金

循环可变喷油规律高压共轨系统喷射性能研究
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  • 批准年份:
    2020
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  • 项目类别:
    面上项目
基于多物理场耦合的高压共轨系统动态喷射性能稳定性的理论研究
  • 批准号:
    51379041
  • 批准年份:
    2013
  • 资助金额:
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  • 项目类别:
    面上项目
电控高压共轨燃油系统循环喷油量波动量化分析与机理研究
  • 批准号:
    50909024
  • 批准年份:
    2009
  • 资助金额:
    18.0 万元
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知道了

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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