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《柴油机高压共轨系统高压油泵驱动扭矩仿真研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第3期(总第188期)车用发动机No.3(SerialNo.188)2010年6月VEHICLEENGINEJun.2010性能研究柴油机高压共轨系统高压油泵驱动扭矩仿真研究倪成群,崔国旭,张雁桥,张幽彤(北京理工大学机械与车辆工程学院清洁车辆实验室,北京100081)摘要:针对BOSCHCP2高压油泵,用MATLAB/Simulink建立驱动扭矩模型,并通过试验验证模型的正确性。仿真计算分析了结构参数和转速、轨压、喷油量、温度对驱动扭矩的影响,并为共轨系统扭矩控制中的高压供油泵需求扭矩提供了基础模型,也为高压油泵的选型和设计提供指导。关键词:高压共
2、轨;高压油泵;驱动扭矩;仿真中图分类号:TK42383文献标志码:B文章编号:10012222(2010)03004307随着排放法规的日益严格,高压共轨喷射系统都会影响燃油喷射特性,如燃油泄漏、高压油管在高已成为柴油机燃油喷射系统的主流,但其控制非常压下的变形、燃油的压缩性以及燃油在节流阀处的复杂,性能参数众多且相互影响干扰,标定工作量和流动损失等。仿真过程要尽可能多地考虑参数影难度都很大。基于扭矩的主动油量控制方式正在响,但所有的因素都考虑是不现实的,计算模型的建逐步取代传统油量控制方式,将所有需求扭矩统立取决于计算目的和精度要求,在满足这两者的基
3、一协调,并将其转化为喷射控制参数。高压油泵础上,计算模型越简单,实用性越好,本研究建立的是高压共轨系统的关键部件,其需求扭矩为扭矩供油过程简化模型见图2。控制中的一个重要部分,其准确性直接影响发动机内部需求扭矩准确性,继而影响发动机总需求扭矩的协调管理和控制精度,最终影响发动机和整车性能。1高压油泵驱动扭矩模型使用MATLAB/Simulink建立BOSCHCP2高压油泵驱动扭矩模型,模型结构见图1。图2高压泵供油原理该系统以高压油管内的流动为基本流动模型,油在流动过程中主要有2个边界模型:一是高压油泵边界,把高压油泵柱塞腔处理成一个容积;二是共轨管边界,把共轨管
4、内的流动处理成一个集中容积。简化处理如下:(1)管道内燃油为一维非定常层流流动;(2)燃油温度在一个循环过程中不变;(3)燃油密度、运动黏度、体积模量是压力和温度的函数;(4)将共轨管看作空心圆管;(5)不考虑空泡影响;(6)不考虑密图1高压油泵仿真模型封面因加工问题造成的泄漏,只考虑柱塞偶件的泄1.1高压油泵系统物理模型漏;(7)输油泵和高压油泵均不考虑压力波动;(8)将高压共轨系统的工作过程十分复杂,许多参数收稿日期:20100412;修回日期:20100520作者简介:倪成群(1985),男,在读博士,研究方向为发动机电子控制;guoxucui
5、@gmail.com。44车用发动机2010年第3期柱塞腔和共轨管假定为集中容积;(9)刚体容器在高算过程如式(4)。压下无弹性膨胀;(10)忽略燃油重力对流动的影响。x=Rbcos+Rbsin1.2输油泵扭矩数学模型y=Rbsin-Rbcos。(3)低压油泵扭矩模型是基于外啮合齿轮的工作原=tan(0a)理,反映啮合周期内作用在主、从动轮上的扭矩动态dx=Rbcosd[13]变化。CP2低压油泵具备了比较完善的卸荷能dy=Rbsind力,所以
6、视为无困油影响(见图3)。从动轮均匀转22ds=dx+dy=Rbd动,故主动轮对从动轮作用力Fn产生的扭矩M2n与tan。(4)12s=Rbd=Rbtan机械效率2的乘积,与油液产生的扭矩M2o相等。02(0arccos(Rb/Ra))22an=0.5Rb(tana-tan)由图5可以得出式(5)和式(6)。图5啮合点与齿轮中心的几何关系图3无困油影响下的啮合示意图222Rn=f+Rj+2RjftannM2o=M2n222f=-Rjsinn+Rn-RbM2n=FnRb。(1)22。(5)Rn=f+Rj-2RjfsinnM2o=
7、pBRb=arccoss(Rjcosa/Rn)可以得到Fn=anpB/2,式中,p=pg-pd,pd22cn=0.5Rb(tana-tan)为吸油腔压力,pg为压油腔压力,2为从动轮传动222M=0.5pBRb[(tana-tan)/1+效率,Rb为基圆半径,B为齿宽,an为从动轮abef22(tana-tan)/(12)]。(6)齿槽中受油压不平衡的齿廓长度,其他齿槽油压平式中,n为齿轮的啮合角,为主动轮上啮合点处衡,主动轮cn同理。的压力角,Rn为从动轮上啮合点处的半径,Rn
