动力机械现代设计--基于AMESim柴油机高压共轨压力控制的仿真分析

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1、研究生课程论文(2010-2011学年第期二学期)基于AMESim柴油机高压共轨压力控制的仿真分析研究生：提交日期：年月日研究生签名：学号学院课程编号课程名称动力机械现代设计学学位类别硕士任课教师教师评语：成绩评定：分任课教师签名：年月日说明1、课程论文要有题目、作者姓名、摘要、关键词、正文及参考文献。论文题目由研究生结合课程所学内容选定；摘要500字以下，博士生课程论文要求有英文摘要；关键词3～5个；参考文献不少于10篇，并应有一定的外文文献。2、论文要求自己动手撰写，如发现论文是从网上下载的，或者是抄袭剽窃别人文章的，按作弊处理，本门课程考核成绩计0分。3、课程论文用A4纸双面打印。字体

2、全部用宋体简体，题目要求用小二号字加粗，标题行要求用小四号字加粗，正文内容要求用小四号字；经学院同意，课程论文可以用英文撰写，字体全部用TimesNewRoman，题目要求用18号字加粗；标题行要求用14号字加粗，正文内容要求用12号字；行距为2倍行距（方便教师批注）；页边距左为3cm、右为2cm、上为2.5cm、下为2.5cm；其它格式请参照学位论文要求。4、学位类别按博士、硕士、工程硕士、MBA、MPA等填写。5、篇幅、内容等由任课教师提出具体要求。基于AMESim柴油机高压共轨压力控制的仿真分析摘要：为提高高压共轨系统压力控制效果，进行了高压共轨系统的压力控制动态仿真研究。简要分析了高

3、压共轨压力控制的特征和要求；采用部件液压模型和流量边界模型组合法，给出了高压共轨系统压力控制计算模型；并用AMESim液压仿真软件建立了四缸柴油机高压共轨压力控制仿真模型，进行了PID的不同系数控制、控制周期和变目标控制仿真计算，对比了不同系数控制、控制周期和变目标控制的效果。仿真结果表明，该模型能满足共轨压力控制要求，反映不同参数的控制效果。关键词：仿真；共轨压力；PID控制；柴油机1引言1高压共轨电控喷油系统能柔性控制喷油参数，有效地降低柴油机排放，成为柴油机电控技术的主要手段。共轨压力直接影响喷射压力、循环喷油量和喷油速率等参数的变化，精确地控制共轨压力能改善喷射特性，提高柴油机的动力

4、性。用PID闭环调节方法控制共轨压力，必须选择合适的PID系数，才能实现调节过程的快、准、稳。目前调压PID系数整定常采用经验试凑法，它的盲目性大、技巧性很强，而且调试工作量较大。通过借助计算机仿真,能有效地避免经验法的不足，能节约大量的人力、财力和时间，但在MATLAB/SIMULINK环境下建立调压PID控制模型，由于简化了系统的液压流体因素，控制效果与实际结果相差较大[1]。笔者在兼顾了部件液压关系、流量边界和PID控制要求的基础上，建立共轨压力控制动态模型，研究控制参数对压力控制效果的影响，对实际共轨压力控制提供一定的指导作用。1共轨压力PID控制高压共轨喷油系统由高压泵、共轨管、高

5、压油管和电控喷油器组成，它是一个典型的泵油、稳压、喷油各自独立的非线性液压系统。共轨管能吸收高压油泵供油及燃油喷射引起的压力波动，保证喷油器在稳定压力下喷油。电控单元(ECU)根据发动机转速脉冲信号，确定活塞压缩上止点位置，并发出信号控制共轨压力及喷油器喷油。共轨压力控制是通过由压力调节阀、压力传感器、电控单元组成的闭环控制系统完成的，如图1所示。电控单元依据共轨压力脉谱(MAP)所给定的目标值，进行共轨压力控制。用PID方法来确定脉宽调制信号(PWM)，控制压力调节阀开度，使共轨压力接近目标值。共轨压力目标值是随发动机工况变化的，在不同工况点上，共轨压力控制是按变目标动态调节，在同一目标压

6、力下，共轨压力控制要求快速性，能够迅速接近所要求的目标压力。理论设计PID调节器是要有被控对象的数学模型，经过数学变换得到被控对象的传递函数，才能获得准确的PID控制模型[2]。在高压共轨系统中，压力波动是与高压泵供油量、喷油器喷油量的动态变化密切相关，共轨压力控制涉及到高压泵、共轨管、电磁阀、喷油器等部件，要建立准确的共轨管的传递函数模型，有一定难度，因此建立高压泵、共轨管、喷油器液压模型，代替共轨管的传递函数，为PID控制提供准确的响应。2计算模型高压共轨系统中喷油泵、喷油器的结构复杂，是柴油机各部件中最精密、最复杂的部件。燃油在喷油泵和喷油器中流动，经过不同管径和有效截面，燃油被压缩和

7、高压喷出，针对系统建压、喷油各自独立的特点和要解决压力稳定的问题，考虑燃油供给喷射过程的相关因素，作如下假设:(1)管内燃油为一维非定常紊流流动；(2)不考虑油温随时间的变化。将高压共轨系统简化成共轨管和高压泵、喷油器边界组成的一个系统，共轨管按多支路管路建模，高压泵输入流量，喷油器输出部分流量，高压泵、喷油器边界是体积流量，建立高压泵、喷油器流量边界模型，可简化部件建模的复杂性，真实地反映共轨管的输入、输出