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1、2014年9月農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)第45卷第9期doi:10．6041/j．issn．1000-1298．2014．09．007*高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)電控噴油器建模與試驗(yàn)何忠波薛光明李冬偉楊朝舒(軍械工程學(xué)院車輛與電氣工程系，石家莊050003)摘要:對高壓共軌系統(tǒng)中的電磁閥噴油器進(jìn)行建模，所建模型考慮流量限制閥和T型管的影響，考慮燃油流動時的壓力損失且確定了損失的形式及施加位置，燃油密度和彈性模量僅視為壓力的函數(shù)。通過Simulink仿真得到模型結(jié)果，并與試驗(yàn)結(jié)果對比以評價(jià)模型優(yōu)劣。結(jié)果表明，考慮流量限制閥和T型管的噴油器模型仿真
2、結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果誤差不超過6%，不考慮二者影響的模型仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果偏差較大;燃油密度、彈性模量視為常數(shù)時的模型仿真結(jié)果與將二者視為壓力函數(shù)時的仿真結(jié)果相差較小，且與試驗(yàn)結(jié)果的仿真誤差均不超過6%。關(guān)鍵詞:內(nèi)燃機(jī)高壓共軌電控噴油器數(shù)學(xué)模型+中圖分類號:TK421.4文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1000-1298(2014)09-0037-07等。隨著研究的進(jìn)一步發(fā)展，噴油過程的諸多影響引言因素逐漸被考慮在內(nèi)，如燃油壓縮性、管內(nèi)摩擦、油不同于傳統(tǒng)噴油系統(tǒng)的柱塞泵分缸脈動供油，管壓力波動等，使仿真結(jié)果更符合實(shí)際。然而由于高壓共軌噴油
3、系統(tǒng)利用共軌管將油泵輸出的燃油儲共軌噴油系統(tǒng)比較復(fù)雜，即使同樣簡化，不同學(xué)者建［6］［7］存起來，再輸送至每個噴油器上。高壓共軌噴油器立的模型也不相同。如劉少彥和虞金霞建立［8］［9］是燃油噴射系統(tǒng)中最關(guān)鍵、最復(fù)雜的部件，它與機(jī)械的噴嘴腔燃油連續(xù)方程不同，李正帥和張紅光式噴油器的主要區(qū)別是上方有一個噴油控制腔，通使用的針閥座、球閥處有效流通面積公式恰好相反，過電磁閥控制該腔的壓力變化實(shí)現(xiàn)對噴油的控制。等等。此外，在是否應(yīng)考慮流量限制閥的作用、燃油電磁閥噴油器控制自由、精度較高，并可以根據(jù)反饋密度隨溫度的變化、連接處動能損失、
4、管壁損失等方［10－12］信息隨時修正控制量，而且能實(shí)現(xiàn)多次噴射、Δ噴面見解不一，主要原因是考慮這些因素對仿真射、靴型噴射等多種噴射方式，改進(jìn)了缸內(nèi)的燃燒，結(jié)果改觀不大，卻增加計(jì)算誤差。因此本文基于高降低了氮氧化物、碳煙顆粒的排放和發(fā)動機(jī)噪壓共軌系統(tǒng)特征進(jìn)行建模，并通過調(diào)整模型參數(shù)研［1－3］聲。究各個因素對模型準(zhǔn)確性的影響程度，以確定形式高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)在國外已有較成熟的產(chǎn)簡單且不失精度的模型。品，但在國內(nèi)仍處于研發(fā)階段。由于該系統(tǒng)涉及機(jī)1噴油器物理模型電液等多個方面，且各方面相互影響，關(guān)系復(fù)雜，研究其系統(tǒng)性能并不容易
5、。通過試驗(yàn)可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)和高壓共軌系統(tǒng)一個重要特點(diǎn)就是高壓油泵的泵零件的部分設(shè)計(jì)和配組，而且結(jié)果可信，但試驗(yàn)消耗油與噴油器的噴油是獨(dú)立的，因此在建立噴油器模過大，且復(fù)雜的噴油系統(tǒng)有很多不可監(jiān)控量，這使得型時，從高壓共軌管開始建模更簡單而且合理。電［4－5］對高壓共軌系統(tǒng)的仿真研究很有必要。磁閥噴油器物理模型如圖1所示，為表述方便，模型高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)的模型以燃油在流管內(nèi)簡圖中給出了腔室名稱，并在注明中補(bǔ)充其代號。的流動為基礎(chǔ)，包含質(zhì)量守恒、動量守恒、能量守恒建模時作以下假定:①燃油本身的重力對流動影響等偏微分方程，通過Si
6、mulink或HYDSIM等軟件求較小，在計(jì)算時忽略燃油重力。②油液在油管中的解該微分方程組即得模型的仿真結(jié)果。在建立模型流動視為一維層流流動，即油液質(zhì)點(diǎn)平穩(wěn)地沿軸線時，一般要對系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)簡化，如管內(nèi)流動視為一方向運(yùn)動而無橫向運(yùn)動。③在一次噴射過程中，燃維定常流動，燃油密度視為常數(shù)，忽略燃油溫度變化油溫度不變，燃油的物理性質(zhì)，即粘度、密度、彈性模收稿日期:2013-08-22修回日期:2013-09-24*國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51275525)作者簡介:何忠波，教授，主要從事超磁致伸縮噴射閥研究，E-mail:hzb
7、_hcl_xq@sina．com38農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)2014年量僅與壓力有關(guān)。④油液基本處于高壓狀態(tài)，忽略2VF1dPF1μSＲF(PＲ－PF1)=+空泡影響。⑤忽略噴油系統(tǒng)零件腔室的彈性變形，槡ρEdt并且不考慮燃油在各腔室內(nèi)部的壓力傳播時間，即2dxFμSF12(PF1－PF2)+SHS(1)各腔室壓力處處相等。⑥考慮流量限制閥、T型管槡ρdt的影響，但忽略低壓回油腔的壓力變化。⑦忽略密式中SＲF、SF12———進(jìn)油孔、節(jié)流孔的有效流通面積封面因加工問題造成的泄漏，只考慮運(yùn)動副在高壓SHS———活塞外徑面積高頻高速下的泄漏。
8、VF1———腔室容積μ———流量系數(shù)ρ———燃油密度PＲ、PF1、PF2———共軌管、F1腔、F2腔油液壓力xF———活塞運(yùn)動位移1.1.2F2腔燃油連續(xù)性方程從t到t+dt時刻，F(xiàn)2腔流量變化由4部分導(dǎo)致:節(jié)流孔流入，出油孔流出，活塞移動，燃油壓縮。得F2腔燃油連續(xù)性方程2VF2dPF2
