一、液压系统一维仿真计算。

液压系统设计涉及到管路的沿程阻尼、容腔变化、流通截面突变，以及流体的压力波动频率与系统固有频率之间的关系。在整个液压系统的设计过程中，流阻特性、响应特性以及可靠性是最重要的三个部分。

二、液压系统的设计与分析。

液压系统的仿真计算主要采用AMESim一维计算软件实现，该软件为多学科领域复杂系统建模仿真平台。用户可以在这个单一平台上建立复杂的多学科领域的系统模型，并在此基础上进行仿真计算，也可以在这个平台上研究任何元件或系统的稳态和动态性能。它已经成为包括流体、机械、热分析、电磁以及控制等复杂系统建模和仿真的优选平。

AMESim现有的应用库有：机械库、液压库（包括管道模型）、液压元件设计库（HCD）、动力传动库、液阻库如润滑系统）、气动库（包括管道模型）、电磁库、电机及驱动库、冷却系统库、热库、热液压库、热液压元件设计库（THCD）、二相库、空气调节系统库。这些库中包含了来自不同物理领域预先定义好并经试验验证的部件，库中的模型和子模型是基于物理现象的数学解析表达式，可以通过AMESim求解器来计算。

1  高压共轨系统的一维性能计算。

1.1  高压共轨系统一维计算模型的建立

柴油机共轨系统主要包含输油泵、滤清器、溢流阀、比例进油阀、高压泵、高低压管路、共轨管、喷油器以及ECU。它的AMESim计算模型如图所示：

                                                高压共轨系统示意图

                                                                                             高压共轨系统计算模型

1.2  流体属性赋值与边界条件的添加。

流体属性包括，密度、运动粘度、含气量、饱和蒸气压等。另外，还需要根据高压共轨系统的调压阀、比例进油阀、输油泵、高压泵以及喷油器的结构参数，设置相应的承压面、阻尼系数、流量系数等。

                                 油温对柴油绝对粘度的影响                                            油温对柴油饱和蒸汽压的影响

        
1.3  计算案例分析

                                       (a) 0bar轨压                                                      (b) 1600bar轨压

高压泵排量的计算值与试验值对比

高压泵入口压力为试验测量值。计算得出不同轨压下的高压泵出口流速与试验值之间的最大误差为8%，平均误差为4.78%。

                                                                      比例进油阀后的油压、进油阀升程曲线

计算得出：比例进油阀后的油压、进油阀升程曲线与试验值的幅值、频率吻合度较高，表明高压泵计算模型能够较为准确地反映高压泵的实际工作过程。

                           轨压波动曲线的计算值与试验值对比

转速为1000r/min，输油泵入口压力为-0.8bar（表压），单次喷油量为160mm³时，轨压波动曲线的计算值与试验值趋势一致，波动频率相同，误差也在许可范围之内。

2  VCR液力系统分析

可变压缩比(VCR)技术就是在汽油机低负荷时提高压缩比以降低燃油消耗率，在汽油机高负荷时降低压缩比以防止爆震。除此以外，VCR技术还可以减小发动机的整体尺寸，在相同功率的情况下，实现小排量大功率大扭矩，使发动机的结构更加紧凑，节省了有限而宝贵的安装空间。

VCR几何结构以及相应的AMESim计算模型如图所示：

                VCR几何结构                                                                         AMESim仿真模型

                          不同转速下键所承受的作用力

                                                                  管径、轴承间隙对VCR切换速度的影响

VCR管路直径大于或等于1.5mm时，几乎不产生节流作用。当管路直径小于或等于1mm时，将会产生较大的节流作用。其次，轴承间隙对VCR的切换速度影响很大，主要原因是轴承泄漏量越大，切换VCR的机油压力将越小。

                                                                           节流孔径对VCR切换速度的影响

同一转速下，节流孔径越大，VCR切换速度越快。当节流孔直径为0.45mm时，VCR切换速度较为缓慢。同一节流孔径下，转速越高，VCR的切换速度越快。

                                                                         不同油温下液压腔泄漏完毕所需的时间

以负向最大绝对值为恒定扭矩，施加在偏心轮上，从高压缩比转换到低压缩比，油温为0℃和90℃时，整个液压腔泄漏完毕分别需要34s和1.3s。

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