高壓共軌系統(tǒng)噴油器仿真研究工作階段總結(jié)

1、北京交通大學(xué)高壓共軌系統(tǒng)噴油器仿真研究工作階段總結(jié)專業(yè)名稱：動(dòng)力機(jī)械及工程導(dǎo) 師：李國(guó)岫 教授學(xué)生姓名：徐陽(yáng)杰學(xué) 號(hào)：082230822012年1月4日目 錄一、研究背景及意義 . 1二、高壓共軌系統(tǒng)的變參數(shù)研究現(xiàn)狀 . 22.1共軌系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)影響的研究概況 . 22.1.1 高壓油泵參數(shù)的影響 . 22.1.2共軌參數(shù)的影響. 32.1.3噴油器參數(shù)的影響. 52.2共軌系統(tǒng)控制參數(shù)影響的研究概況 . 82.2.1 噴油器噴油時(shí)刻和高壓油泵泵油時(shí)刻間隔大小的影響 . 82.2.2 噴油器電磁閥的開啟脈寬對(duì)共軌內(nèi)壓力波動(dòng)的影響 . 92.2.3 噴油器電磁閥的開啟脈寬對(duì)噴射特性的影響 . 1

2、1三、主要研究?jī)?nèi)容 . 123.1高壓共軌噴油器仿真模型和控制模型的建立及試驗(yàn)臺(tái)搭建 . 133.2結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)共軌噴油器噴射性能的影響規(guī)律研究 . 133.3高壓共軌噴油器控制參數(shù)對(duì)噴射性能的影響 . 13四、技術(shù)路線 . 14五、預(yù)期目標(biāo) . 15六、現(xiàn)階段已完成工作 . 156.1 完成文獻(xiàn)綜述 . 156.2 初步學(xué)習(xí)掌握Hydsim 軟件 . 166.2.1 HYDSIM 仿真軟件簡(jiǎn)介 . . 166.2.2 HYDSIM 系統(tǒng)仿真噴油器模型的建立 . . 166.3 建立高壓共軌系統(tǒng)閉環(huán)控制模型 . 246.3.1 帶有閉環(huán)控制的共軌系統(tǒng)仿真模型. 246.3.2 Simulink

3、控制模型的原理與嵌入方法 . . 246.4根據(jù)研究?jī)?nèi)容修改高壓共軌系統(tǒng)的仿真模型 . 306.4.1 無(wú)控制的噴油器仿真模型. 306.4.2 含有共軌組件和軌壓控制后的仿真模型. 316.4.3 高壓油泵取代邊界條件后的仿真模型. 326.4.4 目前采用的仿真模型中存在的問題和不足. 37七、已完成進(jìn)度和預(yù)計(jì)安排 . 37一、研究背景及意義柴油機(jī)電控高壓共軌燃油噴射技術(shù)作為內(nèi)燃機(jī)行業(yè)公認(rèn)的20世紀(jì)三大突破之一，在實(shí)際的研究與應(yīng)用中越來(lái)越顯示出在減輕環(huán)境污染、節(jié)約能源及柴油機(jī)智能化等方面有著突出的技術(shù)優(yōu)勢(shì)、獨(dú)特的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)和巨大的社會(huì)效益，被行業(yè)普遍認(rèn)為是最具發(fā)展前途的柴油機(jī)電控技術(shù)。作為一

4、項(xiàng)傳統(tǒng)行業(yè)的全新技術(shù)，電控高壓共軌技術(shù)集成了計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)以及先進(jìn)的噴油器設(shè)計(jì)技術(shù)于一體，相對(duì)于傳統(tǒng)燃油噴射系統(tǒng)有著無(wú)與倫比的優(yōu)越性。目前世界上主要的共軌系統(tǒng)制造和供應(yīng)商為德國(guó)的BOSCH 公司，美國(guó)DELPHI 公司和日本的DENSO 公司。自1997年博世公司推出第一代乘用車用共軌系統(tǒng)以來(lái)，博世公司的共軌系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到了第四代，與此同時(shí)其他公司的共軌系統(tǒng)也取得了很大的發(fā)展。共軌系統(tǒng)的不斷發(fā)展，主要體現(xiàn)在噴油壓力的不斷提高，從第一代的135MPa 提高到第四代的200MPa 以上，噴油率的柔性控制能力也大為提高，實(shí)現(xiàn)了多級(jí)噴射，使得柴油機(jī)能夠兼顧動(dòng)力性和日益嚴(yán)格的排放法規(guī)。電控

5、噴油器是高壓共軌系統(tǒng)中最復(fù)雜最核心的部件，它承擔(dān)者系統(tǒng)噴射功能的控制和實(shí)現(xiàn)。電控噴油器的結(jié)構(gòu)參數(shù)以及工作性能的好壞，直接影響了整個(gè)高壓共軌系統(tǒng)的工作性能，從而對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能產(chǎn)生重要影響。高壓共軌系統(tǒng)的不斷改進(jìn)和升級(jí)，其核心都在于電控噴油器性能的不斷提升。第一代共軌系統(tǒng)的電控噴油器采用電磁閥控制的液力伺服閥，第二代則采用高速電磁閥，為了進(jìn)一步提高響應(yīng)速度，第三代共軌系統(tǒng)采用了壓電執(zhí)行器控制式噴油器。2008年博世第四代共軌系統(tǒng)開始投入生產(chǎn)，該系統(tǒng)中的噴油器采用了內(nèi)置增壓模塊的電磁控制噴油器，使得系統(tǒng)噴油壓力進(jìn)一步提高。可見，對(duì)于電控噴油器的深入研究，對(duì)于高壓共軌系統(tǒng)的優(yōu)化和性能提升有著重要的決定意

6、義。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)以及計(jì)算流體力學(xué)仿真軟件的發(fā)展，利用仿真手段可以得到越來(lái)越多較為準(zhǔn)確的仿真結(jié)果，減少了對(duì)實(shí)驗(yàn)的依賴，利用Fluent 、HYDSIM 等軟件可以很好地對(duì)柴油機(jī)高壓共軌系統(tǒng)的工作過程進(jìn)行三維或者一維的仿真模擬，豐富了高壓共軌系統(tǒng)的研究手段。目前對(duì)高壓共軌系統(tǒng)液力特性的研究主要采用仿真的方法，進(jìn)行變參數(shù)分析，總結(jié)各參數(shù)對(duì)液力特性的影響。在共軌壓力波動(dòng)和噴嘴流動(dòng)的研究中以三維仿真為主，由于噴油器和高壓油泵的結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，因此在研究中采用一維模型。因此，針對(duì)目前共軌系統(tǒng)噴油器研究中存在的問題進(jìn)行深入的研究和對(duì)比分析，能夠?yàn)楣曹墖娪推鞯脑O(shè)計(jì)、優(yōu)化及與燃燒系統(tǒng)的匹配提供有價(jià)值的參考依據(jù)，

7、對(duì)柴油機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性能的進(jìn)一步提高有著重要的意義。二、高壓共軌系統(tǒng)的變參數(shù)研究現(xiàn)狀2.1共軌系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)影響的研究概況在對(duì)噴油器的仿真研究方面，國(guó)內(nèi)外較多的是使用一維液力仿真軟件，如Hydsim 、AMESim 、GT-FUEL 等，以及使用數(shù)值模擬軟件MATLAB/Simulink進(jìn)行系統(tǒng)仿真。2.1.1 高壓油泵參數(shù)的影響高壓油泵出油閥孔徑、高壓油泵出油閥預(yù)緊力、高壓油泵供油次數(shù)、循環(huán)供油量、凸輪軸轉(zhuǎn)速等都對(duì)共軌壓力波動(dòng)、高壓油泵內(nèi)部壓力波動(dòng)產(chǎn)生一定的影響。出油閥孔徑的影響高壓油泵出油閥孔徑影響到高壓油泵的流通性能。出油閥開啟時(shí)，高壓油泵出油閥孔大小對(duì)高壓油泵柱塞腔壓力的變化影響

8、較大，而對(duì)出油閥腔壓力的變化影響較小。當(dāng)出油閥孔直徑較小時(shí)，高壓油泵柱塞壓力波動(dòng)較大；當(dāng)出油閥孔直徑較大時(shí)，出油閥孔直徑對(duì)高壓油泵柱塞腔壓力的影響較小，高壓油泵柱塞腔的壓力主要受出油閥開啟時(shí)產(chǎn)生的壓力波的影響，且隨著供油過程的進(jìn)行，波動(dòng)逐漸減小。出油閥預(yù)緊力的影響高壓油泵出油閥預(yù)緊力，直接影響到出油閥的開啟壓力。出油閥預(yù)緊力對(duì)高壓油泵柱塞腔以及高壓油泵出油閥升程的影響較大，隨出油閥預(yù)緊力的提高，高壓油泵柱塞腔的壓力波動(dòng)越來(lái)越大。高壓油泵出油閥預(yù)緊力對(duì)出油閥腔和高壓油軌壓力的影響較小，只是在出油閥預(yù)緊力較大時(shí)，由于出油閥開啟的不穩(wěn)定使出油閥腔產(chǎn)生較小的壓力波動(dòng)，而對(duì)共軌壓力幾乎沒有影響。凸輪軸轉(zhuǎn)

9、速的影響在各種凸輪軸轉(zhuǎn)速和初壓下共軌管壓力波動(dòng)能控制在初始值上下3%的范圍之內(nèi)，軌壓初始值相同時(shí)轉(zhuǎn)速增大，在初始值上下壓力波動(dòng)的幅度沒有顯著改變，轉(zhuǎn)速的增大對(duì)波動(dòng)的影響不大；軌壓初始值不變，隨著轉(zhuǎn)速的增大，壓力波動(dòng)的瞬間最大值略有上升。2.1.2共軌參數(shù)的影響共軌內(nèi)壓力的波動(dòng)主要是由于油泵供油壓力的波動(dòng)和按一定時(shí)序向各噴油器供油而產(chǎn)生的。而共軌的結(jié)構(gòu)尺寸及容積大小對(duì)軌內(nèi)的壓力波動(dòng)有很大影響。共軌容積的影響仿真結(jié)果顯示隨共軌容積的增大，噴油速率、噴射體積、噴嘴燃油壓力及針閥有效開啟面積都明顯增加。則認(rèn)為由于容積的增大，燃油儲(chǔ)量增加，抗波動(dòng)能力增加，噴油量相對(duì)于共軌容積的比例減小，因此伴隨噴射，共

10、軌壓力的下降減小。但這種壓力的波動(dòng)與共軌容積的變化相比是非線性的，共軌容積越大，這種波動(dòng)的變化就越緩。共軌容積很大時(shí)，波動(dòng)幅度幾乎與共軌容積無(wú)關(guān)。另外不同容積共軌對(duì)應(yīng)控制腔壓力、噴油壓力、針閥升程、電磁閥升程、線圈電流、噴油規(guī)律則幾乎相同，因此共軌管容積對(duì)這些參數(shù)影響不大。共軌管長(zhǎng)度和直徑的影響通過仿真研究，認(rèn)為隨高壓油管內(nèi)徑的增加，噴油壓力、噴油速率和噴油量增加，噴射中的壓降減小，內(nèi)徑大的油管噴射后期的噴射壓力明顯高于內(nèi)經(jīng)小的油管，并且由于噴射過程中明顯的壓力波動(dòng)，噴射壓力和噴射速率由一個(gè)向下波動(dòng)的過程。油管內(nèi)徑對(duì)針閥開啟響應(yīng)的影響幾乎可以忽略不計(jì)。不同的管長(zhǎng)對(duì)噴油量、針閥開啟響應(yīng)的影響很小

11、，但對(duì)噴油速率有影響。隨管長(zhǎng)的增加噴油速率增加。在允許的條件下，共軌容積的取值應(yīng)該取較大值。共軌容積變化、內(nèi)徑不變時(shí)，長(zhǎng)徑比越大，共軌內(nèi)的壓力波動(dòng)越小，共軌內(nèi)的壓力越穩(wěn)定；反之，長(zhǎng)徑比越小，共軌內(nèi)的波動(dòng)越大共軌容積變化時(shí)，容積越大對(duì)共軌內(nèi)壓力波動(dòng)的穩(wěn)定作用越好。長(zhǎng)徑比的影響長(zhǎng)徑比指的是共軌油管的長(zhǎng)度與直徑的比值，長(zhǎng)徑比的值決定了共軌油管的形狀。保持共軌容積不變(22mL，同時(shí)改變共軌直徑和長(zhǎng)度，直徑越小，截面積越小，長(zhǎng)度越大，即長(zhǎng)徑比越大。從圖可以看出，長(zhǎng)徑比在較小的范圍內(nèi)(<100，壓力波動(dòng)沒有太大的變化；而且長(zhǎng)徑比較低時(shí)，壓力波動(dòng)值較低，軌壓的大小對(duì)壓力波動(dòng)數(shù)值的影響不大。當(dāng)長(zhǎng)徑比增

12、加到一定程度，共軌壓力波動(dòng)會(huì)隨著長(zhǎng)徑比的增大而增大，而且隨著軌壓的增大，壓力波動(dòng)有增大的趨勢(shì)。這說(shuō)明了共軌形狀對(duì)壓力波動(dòng)有較大影響。過于細(xì)長(zhǎng)的共軌油道會(huì)使軌壓波動(dòng)增大?？傮w而言壓力波動(dòng)在長(zhǎng)徑比小于200時(shí)比較平穩(wěn)，而超過200以后就會(huì)顯著上升。長(zhǎng)徑比的選擇也并不是只參考?jí)毫Σ▌?dòng)，必須要同時(shí)考慮共軌容積的影響和噴油器的安裝等問題。在本文的模擬條件下，最佳長(zhǎng)徑比在60200之間。高壓油管長(zhǎng)度的影響高壓油管是連接共軌管和噴油器的通道。高壓油管應(yīng)具有足夠的燃油流量以減小燃油流動(dòng)時(shí)的壓降，并使高壓管路系統(tǒng)中的壓力波動(dòng)減小，同時(shí)能承受高壓燃油的沖擊作用；共軌管到各缸噴油器之間的高壓油管長(zhǎng)度應(yīng)該盡量相等，使

13、柴油機(jī)每一個(gè)噴油器有相同的噴油壓力，從而減小柴油機(jī)各缸之間噴油量的偏差，同時(shí)各高壓油管應(yīng)盡可能短，以使壓力損失最小。連接共軌和噴油器的高壓油管的直徑對(duì)共軌內(nèi)的壓力波動(dòng)影響不大，而隨著工況從低到高，壓力波動(dòng)也會(huì)相應(yīng)增大。最佳數(shù)值在400-500mm 之內(nèi)。2.1.3噴油器參數(shù)的影響噴油器結(jié)構(gòu)參數(shù)及電磁閥控制參數(shù)對(duì)高壓共軌系統(tǒng)的液力特性均有明顯影響。蓄壓腔容積的影響在針閥蓄壓腔容積較小時(shí)，針閥初期抬起時(shí)的運(yùn)動(dòng)狀況比容積稍大的情況波動(dòng)較為明顯，在壓力波動(dòng)情況上，小的容積會(huì)使蓄壓腔的壓力波動(dòng)幅度變大；在容積較大時(shí)，針閥落座后的壓力波動(dòng)迅速衰減，蓄壓腔壓力波動(dòng)幅度較小。控制腔容積的影響減小控制腔體積可以

14、使噴油器更快地響應(yīng)電壓輸入信號(hào)，并且控制活塞在控制腔里的擺動(dòng)幅度較小。隨響應(yīng)頻率增加，噴油器的性能更加線性化。由于控制腔內(nèi)的壓力控制著控制活塞和針閥升程，進(jìn)而控制著噴油率，所以控制腔的減小會(huì)導(dǎo)致預(yù)噴射控制困難。控制室容積較大時(shí)，電磁閥開啟，控制室壓力下降過程相對(duì)緩慢，針閥開啟速度相對(duì)緩慢；電磁閥關(guān)閉，控制室中的壓力建立過程也相對(duì)緩慢，由于電磁閥關(guān)閉式控制室產(chǎn)生的壓力波動(dòng)及針閥關(guān)閉過程中在針閥腔產(chǎn)生的壓力波動(dòng)會(huì)使針閥二次抬起，產(chǎn)生二次噴射?？刂魄蝗莘e過小雖然會(huì)使針閥抬起提前，減少液力響應(yīng)時(shí)間，但同時(shí)還使得噴油速率在最大值持續(xù)時(shí)間過長(zhǎng)，對(duì)針閥最大升程有所限制?？刂魄贿M(jìn)出口孔徑的影響進(jìn)油孔直徑的大小

15、對(duì)于針閥抬起速度的影響是比較大的。進(jìn)油節(jié)流孔直徑過小時(shí)，當(dāng)電磁閥一旦打開，通過回油孔迅速回油，從而控制腔壓力下降較快，針閥迅速開啟：當(dāng)電磁閥斷電，關(guān)閉回油通道后，進(jìn)油孔徑較小則進(jìn)油速度較慢，控制腔的壓力升高比較緩慢，則針閥落座比較緩慢。當(dāng)進(jìn)油孔孔徑過小時(shí)，由于針閥腔的壓力波動(dòng)，可能還會(huì)造成二次噴射。進(jìn)油節(jié)流孔直徑越大，針閥抬起時(shí)刻越晚，上升越慢，且最大速度越??；噴油結(jié)束后，控制腔壓力迅速建立，針閥落座迅速，不會(huì)產(chǎn)生二次噴射。但是當(dāng)進(jìn)油孔孔徑增大到一定程度時(shí)，電磁閥通電，銜鐵抬起后，控制腔壓力降低的速度會(huì)比較慢，針閥開啟過程變慢直至完全不能開啟。當(dāng)出油節(jié)流孔直徑過小，電磁閥通電后，控制腔的壓力不

16、能迅速降低，噴油器的針閥抬起就會(huì)很慢甚至不能抬起，噴油速率就達(dá)不到預(yù)期值；當(dāng)出油節(jié)流孔直徑變大 電磁閥通電厲，控制腔壓力迅速降低，針閥速度抬起時(shí)刻變?cè)纾仙兛煲磺易畲笏俣茸兇?，快速到達(dá)噴油狀態(tài)。出油節(jié)流孔直徑越大噴油率上升速度越快，保持最大噴油率的時(shí)間越長(zhǎng)，噴油量大。當(dāng)直徑增大到一定值時(shí)，會(huì)帶來(lái)控制腔內(nèi)壓力下降過于迅速，導(dǎo)致針閥抬起時(shí)刻過于提前，從而不利于形成先緩后急的噴油率曲線。針閥關(guān)閉過程幾乎與A 孔直徑無(wú)關(guān)，這主要是因?yàn)殡姶砰y關(guān)閉后，控制腔內(nèi)壓力的變化主要取決于經(jīng)過Z 孔的流量，而幾乎不受A 孔直徑大小影響的緣故。更主要的是，從針閥升程曲線可以看出，隨著A 孔直徑的增加，噴油器針閥開啟

17、速度先是明顯增加，后來(lái)增加趨勢(shì)見緩。電磁閥開啟后，隨著泄壓腔壓力的快速下降，控制腔內(nèi)的壓力將較快下降到針閥開啟壓力。針閥的影響針閥等運(yùn)動(dòng)件質(zhì)量從5g 到20g 時(shí)噴油器噴油規(guī)律的變化，隨針閥等運(yùn)動(dòng)件質(zhì)量的增加，噴油規(guī)律略微有向先緩后急變化的趨勢(shì)，且噴油中器噴油速率波動(dòng)減小。但由于針閥慣性的增加，當(dāng)針閥等運(yùn)動(dòng)件質(zhì)量取到20g 時(shí)甚至?xí)a(chǎn)生微量的二次噴射，同時(shí)針閥等運(yùn)動(dòng)件質(zhì)量的增加，會(huì)對(duì)針閥座面帶來(lái)更大的沖擊從產(chǎn)生不利的影響。在噴油器設(shè)計(jì)過程中為了減小針閥質(zhì)量給針閥座面帶來(lái)的沖擊，通常通過采用縮短針閥長(zhǎng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)，如bosch 公司CRIN2噴油器采用了短針閥結(jié)構(gòu)，相對(duì)CRIN1噴油器針閥運(yùn)動(dòng)質(zhì)量減

18、小了75%。針閥彈簧預(yù)緊力對(duì)噴油規(guī)律和針閥升程的影響，隨著針閥彈簧預(yù)緊力的增加，在噴射開始時(shí)，針閥開啟滯后，針閥升程、噴油壓力和噴油規(guī)律的相位均滯后，而噴射結(jié)束后，針閥又會(huì)提前關(guān)閉，針閥升程、噴油壓力和噴油規(guī)律的相位相應(yīng)提前，相應(yīng)的循環(huán)噴油量也會(huì)減小，但當(dāng)發(fā)生輕微二次噴射時(shí)，適當(dāng)增加針閥彈簧預(yù)緊力可以消除二次噴射。針閥升程的大小應(yīng)保證密封座面處有必要的流通面積，使壓力室壓力不因座面節(jié)流而過分下降，但針閥升程也不宜過大，升程增大，會(huì)加大座面的沖擊載荷，引起磨損，也會(huì)增加針閥落座時(shí)間，增加了燃?xì)饣馗Z。張喬斌46通過研究發(fā)現(xiàn)壓力室的壓力隨著針閥的升程增加，但增加到一定程度，壓力室內(nèi)的壓力已不再增加，

19、說(shuō)明此時(shí)針閥升程對(duì)噴油器內(nèi)的節(jié)流損失已無(wú)明顯影響。控制活塞的影響控制活塞直徑的大小，影響到控制室燃油作用到針閥上的作用力，對(duì)針閥的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生影響。當(dāng)控制活塞直徑較小時(shí)，控制室燃油作用在控制活塞上部的液壓力較小，控制電磁閥開啟時(shí)，針閥開啟迅速，而控制電磁閥關(guān)閉時(shí)，針閥關(guān)閉緩慢，且由于針閥腔的壓力波動(dòng)有可能會(huì)使針閥再次抬起產(chǎn)生二次噴射; 當(dāng)控制活塞直徑較大時(shí)，控制室燃油作用在活塞上部的液壓力較大，使得控制電磁閥開啟時(shí)針閥開啟比較緩慢，但在控制電磁閥關(guān)閉時(shí)針閥關(guān)閉迅速，保證了噴油過程的迅速截止。噴孔直徑、噴孔數(shù)的影響當(dāng)針閥升程比較小時(shí)，燃油流通截面積等于針閥與針閥座之間的截面積，隨著針閥升程的增加，針

20、閥與針閥座之間的截面積大于噴孔面積時(shí)，燃油流通截面積等于噴孔面積。噴孔直徑增大，提高了燃油流通截面積，提高了最大噴油速率。燃油噴射速率增大使噴孔處的壓力迅速下降，降低了針閥上升速度，這樣便減緩了噴射速率增加的速度。燃油流通面積成為影響噴射速率的重要因素，噴孔直徑，噴孔數(shù)都通過燃油流通面積影響噴射速率，流通面積與噴射速度成正比，流通面積變化速度與噴射速度變化速度成正比。噴孔總流通面積不變的情況下，改變噴孔孔徑和噴孔數(shù)，對(duì)泵端壓力、噴油器端壓力、循環(huán)噴油量以及針閥升程的沒有明顯影響。但是，索特平均直徑、貫穿距離、噴霧錐角都隨噴孔的減小而堿小，因此在貫穿距離、噴霧錐角與燃燒室匹配較含理的情況下，噴孔

21、宜采取小孔徑多孔數(shù)的設(shè)計(jì)。2.2共軌系統(tǒng)控制參數(shù)影響的研究概況2.2.1 噴油器噴油時(shí)刻和高壓油泵泵油時(shí)刻間隔大小的影響在高壓共軌噴射系統(tǒng)中，噴油過程的控制和噴射壓力（共軌壓力）的建立及控制相對(duì)獨(dú)立，這為供油系統(tǒng)和噴油系統(tǒng)控制部分前期的獨(dú)立設(shè)計(jì)提供了便利，但在后期，供油系統(tǒng)和噴油系統(tǒng)需要匹配運(yùn)行。而共軌管起到連接供油系統(tǒng)和噴油系統(tǒng)的紐帶作用，兩者的匹配效果會(huì)直接在共軌管內(nèi)體現(xiàn)，所以在此研究噴油器噴油時(shí)刻和高壓油泵泵油時(shí)刻的間隔大小對(duì)軌道壓力波動(dòng)的影響。共軌系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)方式是由 ECU 根據(jù)共軌管上的壓力傳感器實(shí)時(shí)調(diào)整PCV 閥關(guān)閉時(shí)刻，通過調(diào)整高壓泵泵油始點(diǎn)來(lái)改變泵入共軌管內(nèi)油量進(jìn)行的，所以共

22、軌高壓泵泵油始點(diǎn)是時(shí)時(shí)變動(dòng)的。為了本部分研究有一個(gè)固定的時(shí)間基準(zhǔn)，在此將高壓油泵供油終點(diǎn)（即柱塞最大升程時(shí)刻）定義為共軌高壓泵泵油時(shí)刻。在保持噴油控制脈寬不變的情況下，改變油嘴噴油始點(diǎn)和高壓油泵泵油時(shí)刻（即柱塞最大升程時(shí)刻）間隔對(duì)共軌內(nèi)壓力波動(dòng)的影響。分為：（1）噴油始點(diǎn)相對(duì)柱塞最大升程時(shí)刻提前；（2）噴油始點(diǎn)相對(duì)柱塞最大升程時(shí)刻滯后。（1）噴油始點(diǎn)相對(duì)柱塞最大升程時(shí)刻提前對(duì)于噴油始點(diǎn)相對(duì)柱塞最大升程時(shí)刻提前，由于高壓油泵此時(shí)正處于壓縮并且向共軌管供油過程，所以噴油器在此過程中噴油的話，共軌管同時(shí)進(jìn)、出油，則共軌管內(nèi)無(wú)法建立起更高的壓力，在此就不做模擬計(jì)算分析。（2）噴油始點(diǎn)相對(duì)柱塞最大升程時(shí)

23、刻延遲在實(shí)際的共軌系統(tǒng)中，噴油器的噴油時(shí)刻滯后于柱塞最大升程時(shí)刻，大致為0.6ms 左右為佳，一般認(rèn)為“噴油器的噴油時(shí)刻圖在兩泵泵油的中間時(shí)刻為最佳時(shí)刻” 。圖 5.1 為軌壓1200bar 、噴油器噴油時(shí)刻滯后依次為0.15ms 、0.3ms 、0.45ms 、0.6ms 、0.75ms 的軌壓波動(dòng)圖。 結(jié)論：本部分通過兩大類情況研究：a. 噴油始點(diǎn)相對(duì)柱塞最大升程時(shí)刻提前；b. 噴油始點(diǎn)相對(duì)柱塞最大升程時(shí)刻延遲。綜合圖5.1、圖5.2，可發(fā)現(xiàn)噴油始點(diǎn)的變化對(duì)共軌內(nèi)壓力波動(dòng)的最大值和最小值影響不大，但是隨著噴油始點(diǎn)的推遲，共軌內(nèi)高壓維持時(shí)間延長(zhǎng)。共軌內(nèi)高壓維持時(shí)間過長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致共軌內(nèi)平均壓力增

24、大，從而對(duì)共軌部件強(qiáng)度、可靠性的要求提高；高壓維持時(shí)間過短，會(huì)導(dǎo)致噴油器噴油時(shí)，共軌內(nèi)壓力仍處于非穩(wěn)定狀態(tài)，從而影響噴油過程的一致性。為了兼顧上述兩種情況，并考慮到壓力波從高壓泵泵端傳播到噴油器油嘴處需要經(jīng)歷一定時(shí)間，所以噴油器噴油始點(diǎn)相對(duì)高壓油泵柱塞最大升程時(shí)刻延遲0.6ms 左右為佳。2.2.2 噴油器電磁閥的開啟脈寬對(duì)共軌內(nèi)壓力波動(dòng)的影響噴油器電磁閥開啟脈寬的長(zhǎng)短直接反映了發(fā)動(dòng)機(jī)所需噴油量的多少，發(fā)動(dòng)機(jī)所需油量增加，噴油器電磁閥開啟脈寬隨之增加，為了維持共軌管內(nèi)壓力穩(wěn)定，高壓油泵供油量也同時(shí)增加，此時(shí)進(jìn)、出共軌管的燃油量增加，最終導(dǎo)致共軌管內(nèi)壓力波動(dòng)幅度加大。而且，電磁閥開啟脈寬與共軌內(nèi)

25、壓力波動(dòng)是非線性的，隨著電磁閥開啟脈寬的增加，壓力波動(dòng)幅度急劇增大。為了準(zhǔn)確掌握共軌管內(nèi)壓力波動(dòng)特性，研究進(jìn)、出共軌管的油量對(duì)共軌內(nèi)壓力波動(dòng)的影響，所以分析高壓油泵壓力控制閥開啟脈寬和噴油器電磁閥的開啟脈寬對(duì)油壓的影響是十分必要的，而高壓油泵壓力控制閥開啟脈寬是由ECU 根據(jù)共軌內(nèi)壓力自動(dòng)進(jìn)行閉環(huán)控制，因此本文僅研究噴油器電磁閥開啟脈寬對(duì)共軌內(nèi)壓力波動(dòng)的影響。保持噴油器電磁閥開啟始點(diǎn)不變（即噴油始點(diǎn)不變）時(shí)，研究噴油器電磁閥開啟脈寬分別為0.6ms 、0.9ms 、1.2ms 、1.5ms 和1.8ms 時(shí)，共軌管內(nèi)壓力波動(dòng)隨之變化的情況。噴油始點(diǎn)不變、改變電磁閥開啟脈寬時(shí)，共軌內(nèi)壓力波動(dòng)幅度

26、隨噴油器電磁閥開啟脈寬變化曲線見圖5.3。 為了考察可能出現(xiàn)的最大的軌壓波動(dòng)，模擬了軌壓1200 bar ，控制脈寬3ms 時(shí)的軌壓波動(dòng)，結(jié)果如圖5.4 所示。 圖5.5 為軌壓1200 bar，不同控制脈寬的軌壓波動(dòng)值 結(jié)論：1 隨著控制脈寬的增大，即噴油量的增大，軌中的壓力波動(dòng)增大。2 控制脈寬與軌中的壓力波動(dòng)是非線性變化的，隨著控制脈寬的增大，軌壓波動(dòng)急劇增大。3 由軌壓1200 bar、 控制脈寬3000us 時(shí)的軌壓波動(dòng)為22 bar，根據(jù)噴油器的噴油量實(shí)驗(yàn)可以得出，軌壓波動(dòng)引起的噴油量變化比較小。但是這樣的軌壓波動(dòng)對(duì)噴油量精度要求較高的多次噴射是不利的。2.2.3 噴油器電磁閥的開

27、啟脈寬對(duì)噴射特性的影響共軌系統(tǒng)的噴射特性是在共軌壓力、噴油器結(jié)構(gòu)（包括針閥及控制活塞形式）和電控參數(shù)（主要為噴油器電磁閥控制）等因素的共同作用下形成的，其中共軌壓力和噴油器電磁閥控制的影響最為明顯。本處主要研究噴油器電磁閥的開啟脈寬對(duì)噴射特性的影響。保持噴油器電磁閥開啟始點(diǎn)不變（即噴油始點(diǎn)不變）時(shí)，研究噴油器電磁閥開啟脈寬分別為0.3ms 、0.6ms 、0.9ms 、1.2ms 、1.5ms 、1.8ms 情況下，噴射特性隨之變化的情況。噴油始點(diǎn)不變、改變電磁閥開啟脈寬時(shí)，針閥升程、累計(jì)噴油量和噴油速率的曲線分別見圖5.6 至圖5.9。 在圖5.6 中，當(dāng)電磁閥開啟脈寬為0.3ms 時(shí)，針閥

28、幾乎沒有離座；當(dāng)開啟脈寬0.6ms 時(shí)，從圖5.7 中可以看出，針閥略微抬起后迅速落座；當(dāng)開啟脈寬0.9ms 時(shí)才升至最大位置，隨著電磁閥開啟脈寬繼續(xù)加大，針閥在最大位置維持時(shí)間相應(yīng)增加，從而形成了不同的噴油持續(xù)期。從圖5.8 中可以明顯看出，單次噴油量受到電磁閥開啟脈寬的直接影響，電磁閥開啟時(shí)間越長(zhǎng)，噴油量也越大。圖5.9 中，噴油速率隨電磁閥開啟脈寬變化規(guī)律與針閥升程隨其變化的規(guī)律相類似。通過上述研究，我們可以利用電磁閥較短的開啟脈寬來(lái)控制針閥部分升起，進(jìn)行小油量的噴射，實(shí)現(xiàn)多次噴射中的預(yù)噴射和后噴射，從而達(dá)到控制噴油速率形狀和降低發(fā)動(dòng)機(jī)排放的最終目的。為了達(dá)到較好的效果，預(yù)噴射和后噴射的

29、油量數(shù)值以及和主噴射的時(shí)間間隔還需要進(jìn)一步研究，同時(shí)還需要噴油器各個(gè)零件的精密制造和較快的響應(yīng)速度來(lái)保證。三、主要研究?jī)?nèi)容針對(duì)高壓共軌噴油器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，建立高壓共軌噴油器的物理模型和數(shù)學(xué)模型。分別以HYDSIM 軟件和Matlab 軟件為仿真平臺(tái)，建立仿真計(jì)算模型和控制模型，同時(shí)改變結(jié)構(gòu)參數(shù)以及調(diào)整控制模型進(jìn)行耦合仿真計(jì)算，獲得高壓共軌噴油器的基本噴射特性，在此基礎(chǔ)上研究結(jié)構(gòu)參數(shù)和控制模型對(duì)噴射特性的影響，具體研究?jī)?nèi)容如下：3.1高壓共軌噴油器仿真模型和控制模型的建立及試驗(yàn)臺(tái)搭建（1）通過理論分析，在建立高壓共軌噴油器液力、機(jī)械和電磁單元數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，利用Hydsim 軟件建立高壓共軌噴油

30、器的仿真計(jì)算模型。（2） 利用Matlab 軟件模擬軌壓閉環(huán)控制，建立高壓共軌噴油器的控制模型。（3）搭建高壓共軌噴油器特性試驗(yàn)臺(tái)架，使其能進(jìn)行不同共軌壓力、控制脈寬以及不同軌壓控制方式下，單次噴油量和噴油延遲時(shí)間的測(cè)量，對(duì)樣品噴油器進(jìn)行較為全面的特性試驗(yàn)，并利用所得結(jié)果修正和完善噴油器的仿真計(jì)算模型。3.2結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)共軌噴油器噴射性能的影響規(guī)律研究共軌噴油器結(jié)構(gòu)參數(shù)眾多，各個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)于噴油器性能均有不同程度的影響，包括進(jìn)、回油節(jié)流孔直徑、控制活塞直徑、控制室容積、調(diào)壓彈簧預(yù)緊力、油嘴針閥座面直徑以及油嘴噴孔直徑等各個(gè)參數(shù)對(duì)于噴油器性能的影響進(jìn)行系統(tǒng)研究，量化影響，總結(jié)影響規(guī)律，因此提出研究

31、內(nèi)容如下：1 高壓油道、電磁閥、控制腔、控制活塞及針閥、噴嘴等處對(duì)噴油器噴射有影響的結(jié)構(gòu)參數(shù)選取；2 噴油器結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)噴射壓力影響規(guī)律研究；3 噴油器結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)噴油率曲線影響規(guī)律研究；4 噴油器結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)噴油量影響規(guī)律研究；3.3高壓共軌噴油器控制參數(shù)對(duì)噴射性能的影響利用控制模型模擬共軌系統(tǒng)在壓力閉環(huán)控制的條件下的工作特性，進(jìn)行控制參數(shù)，包括噴油持續(xù)期、持續(xù)期間隔、多次噴射次數(shù)、多次噴射時(shí)間間隔等對(duì)噴油器特性影響的仿真計(jì)算。1 利用Matlab 軟件模擬軌壓閉環(huán)控制，建立PID 控制邏輯模型，并植入高壓共軌噴油器的仿真模型中；2 進(jìn)行控制參數(shù)包括噴油持續(xù)期、持續(xù)期間隔等對(duì)噴射壓力影響規(guī)律研究；

32、3 多次噴射次數(shù)、多次噴射時(shí)間間隔等對(duì)噴油器特性影響的規(guī)律研究；4 噴油器控制參數(shù)對(duì)噴油量影響規(guī)律研究。四、技術(shù)路線根據(jù)所確定的研究?jī)?nèi)容和相關(guān)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，確定課題總體技術(shù)路線如下：1 高壓共軌系統(tǒng)Hydsim 仿真模型的建立和校準(zhǔn)。建立高壓共軌系統(tǒng)一維流動(dòng)數(shù)學(xué)模型，并利用A VL 公司的燃油系統(tǒng)一維仿真軟件Hydsim 軟件建立高壓共軌系統(tǒng)各部件詳細(xì)模型，主要包括高壓油泵模塊、共軌管組件和電控噴油器模塊。模型建立之后以單循環(huán)累積噴油量為基準(zhǔn)對(duì)模型進(jìn)行試驗(yàn)校準(zhǔn)，驗(yàn)證模型的正確性。2 高壓共軌系統(tǒng)中Matlab 控制模型的建立、植入和校驗(yàn)?；赑ID 控制原理建立以Matlab 為平臺(tái)的控制模

33、型，并植入已經(jīng)建立和經(jīng)過試驗(yàn)校準(zhǔn)的高壓共軌系統(tǒng)一維仿真模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)仿真模型共軌壓力的閉環(huán)控制。3 噴油器結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)于噴射特性影響的仿真研究。利用已經(jīng)建立和經(jīng)過試驗(yàn)校準(zhǔn)的高壓共軌系統(tǒng)一維仿真模型，對(duì)共軌系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行單因素變參數(shù)研究，確定其對(duì)燃油噴射過程的影響規(guī)律。噴油器結(jié)構(gòu)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)研究?jī)?nèi)容如下：進(jìn)、回油節(jié)流孔直徑、控制活塞直徑、控制室容積、調(diào)壓彈簧預(yù)緊力、油嘴針閥座面直徑以及油嘴噴孔直徑4 噴油器控制參數(shù)對(duì)于噴射特性影響的仿真研究在植入控制模型的仿真系統(tǒng)中，保持結(jié)構(gòu)參數(shù)不變，對(duì)共軌壓力控制參數(shù)做單因素變參數(shù)研究，確定它對(duì)噴射特性及共軌壓力的影響規(guī)律。主要的控制參數(shù)研究對(duì)象如下：噴油持

34、續(xù)期、持續(xù)期間隔、多次噴射次數(shù)、多次噴射時(shí)間間隔等。五、預(yù)期目標(biāo)1 建立高壓共軌系統(tǒng)一維仿真模型，并經(jīng)試驗(yàn)校準(zhǔn)，為高壓共軌系統(tǒng)的仿真研究提供可用的研究工具和可靠的邊界條件。2 建立高壓共軌系統(tǒng)閉環(huán)控制模型，并植入仿真系統(tǒng)中，調(diào)試共軌壓力的控制參數(shù)達(dá)到理想控制結(jié)構(gòu)。3 通過變參數(shù)控制模型對(duì)噴射特性影響的仿真研究，得到控制參數(shù)對(duì)共軌壓力和噴射特性的影響規(guī)律。4 噴油器主要結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)液力過程的影響規(guī)律分析，在此基礎(chǔ)上以噴油量和液力響應(yīng)為目標(biāo)進(jìn)行變參數(shù)研究。5 搭建高壓共軌噴油器特性試驗(yàn)臺(tái)架，使其能進(jìn)行不同共軌壓力、控制脈寬以及不同軌壓控制方式下，單次噴油量和噴油延遲時(shí)間的測(cè)量并利用所得結(jié)果修正和完善

35、噴油器的仿真計(jì)算模型。六、現(xiàn)階段已完成工作6.1 完成文獻(xiàn)綜述1 閱讀了大量的文獻(xiàn)，完成了文獻(xiàn)綜述部分，對(duì)國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了調(diào)研，并總結(jié)了前人所做的工作；2 在總結(jié)前人工作的基礎(chǔ)上，根據(jù)文獻(xiàn)綜述結(jié)合設(shè)計(jì)任務(wù)書確定了主要的研究?jī)?nèi)容、具體的研究路線和初步研究目標(biāo)；6.2 初步學(xué)習(xí)掌握Hydsim 軟件6.2.1 HYDSIM 仿真軟件簡(jiǎn)介A VL Workspace 軟件下HYDSIM 模塊是一個(gè)用于水壓和流體動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)分析建模程序，HYDSIM 主要用于非定常液力系統(tǒng)、流體機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)分析仿真計(jì)算，它基于液壓、力學(xué)、機(jī)械等學(xué)科基礎(chǔ)之上而編寫的，HYDSIM 軟件主要應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)燃油噴

36、射系統(tǒng)的仿真計(jì)算領(lǐng)域。早期的HYDSIM 軟件是為了實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)噴油系統(tǒng)的仿真計(jì)算而開發(fā)的。如今，HYDSIM 軟件不僅用于汽油機(jī)、柴油機(jī)和其他燃料內(nèi)燃機(jī)的燃油噴射系統(tǒng)的建模仿真計(jì)算，而且還可以用于和流體液壓有關(guān)的其它新領(lǐng)域的建模仿真計(jì)算，如用于電液控制閥等流體液壓元件的建模計(jì)算等。A VL HYDSIM具有非產(chǎn)強(qiáng)大的功能，如單位和仿真系統(tǒng)參數(shù)可以完全的自由設(shè)置，柔性化和模塊化的建模方式，特定的元素讓使用者可以很快就建立液壓流體系統(tǒng)的仿真模型。系統(tǒng)提供強(qiáng)有力的系列化仿真計(jì)算可以對(duì)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行快速的優(yōu)化。系統(tǒng)提供matlab simulinkTM 接口，可以使MATLAB 和HYDSIM 結(jié)合使用

37、以實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的計(jì)算。6.2.2 HYDSIM 系統(tǒng)仿真噴油器模型的建立二位二通式噴油器結(jié)構(gòu)模型搭建 根據(jù)原理圖我們可以將噴油器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化至上圖形式利用軟件自帶模型構(gòu)建如下 （2）二位二通式噴油器模型參數(shù)設(shè)置A 邊界條件模型結(jié)構(gòu)一共采用了四個(gè)邊界條件，其中三個(gè)壓力條件，一個(gè)機(jī)械邊界一、壓力源邊界條件，現(xiàn)階段采用壓力邊界條件取代凸輪泵供油系統(tǒng)作為噴油器壓力源。一般采用1500bar 1800bar二、缸內(nèi)噴射背壓條件，作為模擬缸內(nèi)壓力，一般設(shè)置為100bar三、泄漏及回油部分的壓力條件，一般采用1.5barB 管路模型參數(shù)管路參數(shù)包括長(zhǎng)度和內(nèi)徑，可直接按照實(shí)際尺寸設(shè)計(jì)，注意填寫時(shí)的單位為轉(zhuǎn)化，默認(rèn)為

38、m C. 容積模型參數(shù)容積參數(shù)主要包括就是體積，容易理解，模型的其他部分如閥體或管路是默認(rèn)沒有體積的，所以容積模型大體在計(jì)算中作為體積參數(shù)使用。D 節(jié)流孔模型參數(shù)該模型中以供使用了三個(gè)節(jié)流孔1. 進(jìn)油節(jié)流孔2. 回油節(jié)流孔3. 集油槽節(jié)流孔節(jié)流孔的設(shè)計(jì)參數(shù)包括管道截面積和孔徑截面積，和流動(dòng)阻力系數(shù)同樣面積單位是可以轉(zhuǎn)換的，也可以用直徑表示 E 針閥模型參數(shù)針閥模型較為復(fù)雜，參數(shù)比較關(guān)鍵在確定了針閥類型后，設(shè)計(jì)參數(shù)需要包括移動(dòng)質(zhì)量，開啟阻力，針閥座和導(dǎo)體直徑，以及彈簧剛度等 F 泄漏模型參數(shù)模型中采用兩個(gè)泄漏模型來(lái)表示針閥和柱塞部分發(fā)生位移時(shí)的壓力泄漏，參數(shù)包括柱塞數(shù)量和初始溝槽長(zhǎng)度 以及泄漏直

39、徑 G 噴嘴模型參數(shù)噴嘴模型是其中最為復(fù)雜和重要的結(jié)構(gòu)，在變參數(shù)研究中是比較重點(diǎn)的一部分，其結(jié)構(gòu)參數(shù)包括噴孔數(shù)量，噴孔直徑，噴孔分布直徑，針閥座傾角，已經(jīng)針閥升程相應(yīng)的開啟面積所代表的開啟特性。 H 柱塞模型主要模型參數(shù)有質(zhì)量，阻力，直徑，剛度和最大升程 I 時(shí)間控制閥模型這個(gè)模型采用的是時(shí)間控制閥簡(jiǎn)化代替電磁閥，所以我們直接通過對(duì)開啟關(guān)閉時(shí)間的設(shè)定來(lái)控制噴油時(shí)刻。他的主要參數(shù)分成兩大部分，左側(cè)是控制開啟關(guān)閉時(shí)間的，在這里可以實(shí)現(xiàn)一次或多次噴射的控制。右側(cè)是開啟關(guān)閉特性的設(shè)置，包括在某時(shí)刻閥體開啟關(guān)閉面積的大小設(shè)定，從而定義控制閥的開關(guān)特性。 J 彈簧參數(shù)設(shè)置彈簧參數(shù)設(shè)置也非常重要，包括預(yù)緊力

40、，剛度，運(yùn)動(dòng)阻尼系數(shù)，保證針閥在噴油前能夠處于關(guān)閉狀態(tài)。 K 其他參數(shù)主要是運(yùn)算參數(shù)，在control 界面中設(shè)定，包括發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，計(jì)算步長(zhǎng)，計(jì)算起始時(shí)間，儲(chǔ)存數(shù)據(jù)數(shù)量等。設(shè)計(jì)時(shí)需要注意計(jì)算步長(zhǎng)不能過小，軟件有計(jì)算步驟的上線，如果超過上限，計(jì)算報(bào)錯(cuò)。儲(chǔ)存數(shù)量過大會(huì)使運(yùn)算時(shí)間拉長(zhǎng)，在調(diào)試過程中要配合參數(shù)的調(diào)整。第23頁(yè) 另外一個(gè)就是初始條件主要是容積室的起始?jí)毫囟?，如果壓力溫度與邊界條件不同，會(huì)使噴油器自動(dòng)打開，無(wú)法按照設(shè)定的噴油規(guī)律進(jìn)行。 第24頁(yè)6.3 建立高壓共軌系統(tǒng)閉環(huán)控制模型6.3.1 帶有閉環(huán)控制的共軌系統(tǒng)仿真模型 采用PID 控制原理對(duì)軌壓進(jìn)行閉環(huán)控制的噴油器系統(tǒng)模型如上圖，依舊

41、才用邊界條件模擬油泵壓力，采用兩個(gè)由matlab 程序控制的時(shí)間控制閥對(duì)共軌部分控制。右側(cè)噴油器部分和之前的建立方法一致，主要工作集中在左側(cè)共軌及控制系統(tǒng)的建立上。6.3.2 Simulink 控制模型的原理與嵌入方法其他參數(shù)設(shè)置無(wú)太大變化，主要是兩個(gè)時(shí)間控制閥和matlab 接口的參數(shù)設(shè)置。A 時(shí)間控制閥模型參數(shù)和噴油器的參數(shù)設(shè)計(jì)不同的是，這里的時(shí)間參數(shù)利用的是全局參數(shù)設(shè)定，第25頁(yè) 定義了三個(gè)參數(shù)，開啟時(shí)間，關(guān)閉時(shí)間和開啟面積。在matlab 程序中會(huì)用到這些參數(shù)，設(shè)定為全局參數(shù)才能保證正確傳入接口和控制器。B. matlab模型接口參數(shù)接口參數(shù)設(shè)定非常復(fù)雜首先要導(dǎo)入matlab 程序，導(dǎo)

42、入語(yǔ)句如圖可見 然后是控制選項(xiàng)，這里主要包括他的啟動(dòng)和響應(yīng)時(shí)間，同樣采用的是全局參第26頁(yè)數(shù)，在matlab 程序中會(huì)用到。 再是接口向量的設(shè)定，在參數(shù)和向量的定義名稱上和后面matlab 中的參數(shù)名稱保持一致。這個(gè)模型中采用三種向量：第一是面積向量，把模型中定義的開啟面積輸給模擬控制器，如圖 第二種是時(shí)間向量，傳輸?shù)氖强刂崎y的時(shí)間狀態(tài)值，如圖定義第27頁(yè) 第三種是PID 參數(shù)，也在這里定義 再者是輸入端口的設(shè)定，這一步非常關(guān)鍵，這些端口的定義是為了將模型中的仿真數(shù)值傳送到matlab 程序中的，是兩個(gè)軟件耦合的直接部位，matlab 需要幾個(gè)參數(shù)值，這里就給出相應(yīng)的定義和指向。這里分別定義了

43、目標(biāo)壓力值，共軌容積內(nèi)的壓力，體積和液體的彈性模量和密度，以及泵段壓力，而這些將在后面的matlab 的控制理論中用到。 最后的輸出端口較為簡(jiǎn)單，就只有兩個(gè)時(shí)間控制量。 C. Simulink控制模型及設(shè)計(jì)原理該控制模型的基本思路是依靠輸入共軌容積的實(shí)際壓力值和目標(biāo)壓力值的比較，得出進(jìn)油閥和泄油閥的開關(guān)時(shí)間，并輸送回執(zhí)行器。首先由PID 控制理論計(jì)算處實(shí)際與目標(biāo)的差值和變化率在基于此項(xiàng)計(jì)算時(shí)間，具體開啟時(shí)間是由連續(xù)性方程和伯努利方程計(jì)算出來(lái)的， PID 計(jì)算的系數(shù)可以得出如下結(jié)論 最終我們得出的控制模型如下 其中包含連個(gè)子程序 一個(gè)是PID 控制程序 另一個(gè)是利用連續(xù)性方程和伯努利方程計(jì)算出來(lái)

44、的計(jì)算時(shí)間值 在主程序中計(jì)算出來(lái)的時(shí)間，需要做比較后才能直接輸出，比較方法是 6.4根據(jù)研究?jī)?nèi)容修改高壓共軌系統(tǒng)的仿真模型6.4.1 無(wú)控制的噴油器仿真模型最初構(gòu)建的是無(wú)控制系統(tǒng)的噴油器仿真模型，簡(jiǎn)化處理共軌壓力，采取邊界條件代替設(shè)定共軌壓力恒定為1500bar 。完成的模型構(gòu)建如下圖： 通過運(yùn)算得出比較滿意的結(jié)果： 該模型的噴嘴壓力、針閥升程以及噴油量、噴油率基本符合實(shí)際情況，證明噴油器模型建立沒有問題，為下一步加入共軌模型做好了準(zhǔn)備。 6.4.2 含有共軌組件和軌壓控制后的仿真模型在之前建立的噴油器模型基礎(chǔ)上，加入了共軌管和電磁控制閥，并把之前建立的閉環(huán)控制模型嵌入系統(tǒng)，得到如下系統(tǒng)： 在

45、這個(gè)系統(tǒng)中，采用邊界條件來(lái)代替了高壓油泵系統(tǒng)，直接向共軌管供油，故控制策略為主要控制共軌管前的進(jìn)油閥和出油閥，保持在管內(nèi)壓力偏離目標(biāo)值時(shí)，浸出油閥能夠響應(yīng)開啟，但該模型的缺點(diǎn)是只能在短期內(nèi)供油，不能完全模擬油泵的工作狀態(tài)，控制方式也與實(shí)際控制方案不盡相同。就仿真結(jié)果來(lái)看，在短時(shí)間內(nèi)還是接近實(shí)際的，如下圖為噴油率的結(jié)果圖：PREVIEWinject. rate (VCO Orifice 05e-0061e-0051.5e-0052e-0052.5e-0053e-0053.5e-0054e-0054.5e-0055e-005i n j e c t . r a t e (V C O O r i f

46、i c e m 3/s 0.0020.0040.0060.0080.010.0120.0140.016times6.4.3 高壓油泵取代邊界條件后的仿真模型在完成以上工作后，考慮到加入高壓油泵的供油系統(tǒng)，對(duì)原有系統(tǒng)進(jìn)行了一些改造，逐步形成以下方案。采用兩個(gè)控制閥控制高壓油泵的進(jìn)油量，一套位于油泵內(nèi)柱塞前的低壓油路區(qū)，另一套則是在高壓油路進(jìn)入共軌腔之前的一段，兩套控制原理基本相似，都是根據(jù)壓力差值計(jì)算進(jìn)油量從而計(jì)算處電磁閥開啟的時(shí)間。 該模型分為三大部分，由泵系統(tǒng)，共軌組件和噴油器組成，這里的噴油器和共軌組件就是沿用之前的模型組件的，結(jié)構(gòu)參數(shù)沒有太大的變化。高壓油泵部分如下圖 該系統(tǒng)主要由凸輪、柱塞體、柱塞腔、單向閥和進(jìn)油電磁閥組成，并由一套PID 控制模型進(jìn)行閉環(huán)控制。最終在泵腔內(nèi)初步形成一個(gè)壓力控制。共軌組件部分如下圖 主要由共軌容積、控制閥和泄壓閥組成，在共軌容積前同樣采用PID 控制理論作為進(jìn)油量閉環(huán)控制的依據(jù)。最后是噴油器部分，沿用之前的模型，現(xiàn)階段還沒有改變參數(shù)或結(jié)構(gòu) 在現(xiàn)有模型基礎(chǔ)上進(jìn)行仿真計(jì)算的結(jié)果并不理想，與實(shí)際結(jié)果還有較大差距，以下是其計(jì)算結(jié)果：（基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速設(shè)為1000）共軌壓力趨勢(shì)PREVIEWpressure (Rail Volume 1.46e+0081.47e+0081.48e+0081.