高压共轨系统喷油器仿真研究工作阶段总结

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1、北京交通大学高压共轨系统喷油器仿真研究工作阶段总结专业名称：动力机械及工程导师：学生姓名：学号：2012年1月4日北京交通大学动力机械工程目录一、研究背景及意义1二、高压共轨系统的变参数研究现状22.1共轨系统结构参数影响的研究概况22.1.1高压油泵参数的影响22.1.2共轨参数的影响32.1.3喷油器参数的影响52.2共轨系统控制参数影响的研究概况82.2.1喷油器喷油时刻和高压油泵泵油时刻间隔大小的影响82.2.2喷油器电磁阀的开启脉宽对共轨内压力波动的影响92.2.3喷油器电磁阀的开启脉宽对喷射特性的影响11三、主要研究内容123.1高压共轨喷油器仿真模型和控制模型

2、的建立及试验台搭建133.2结构参数对共轨喷油器喷射性能的影响规律研究133.3高压共轨喷油器控制参数对喷射性能的影响13四、技术路线14五、预期目标15六、现阶段已完成工作156.1完成文献综述156.2初步学习掌握Hydsim软件166.2.1HYDSIM仿真软件简介166.2.2HYDSIM系统仿真喷油器模型的建立166.3建立高压共轨系统闭环控制模型246.3.1带有闭环控制的共轨系统仿真模型246.3.2Simulink控制模型的原理与嵌入方法246.4根据研究内容修改高压共轨系统的仿真模型306.4.1无控制的喷油器仿真模型306.4.2含有共轨组件和轨压控制后

3、的仿真模型316.4.3高压油泵取代边界条件后的仿真模型32II北京交通大学动力机械工程6.4.4目前采用的仿真模型中存在的问题和不足37七、已完成进度和预计安排37II北京交通大学动力机械工程第40页北京交通大学动力机械工程一、研究背景及意义柴油机电控高压共轨燃油喷射技术作为内燃机行业公认的20世纪三大突破之一，在实际的研究与应用中越来越显示出在减轻环境污染、节约能源及柴油机智能化等方面有着突出的技术优势、独特的产业优势和巨大的社会效益，被行业普遍认为是最具发展前途的柴油机电控技术。作为一项传统行业的全新技术，电控高压共轨技术集成了计算机控制技术、现代检测技术以及先进的喷

4、油器设计技术于一体，相对于传统燃油喷射系统有着无与伦比的优越性。目前世界上主要的共轨系统制造和供应商为德国的BOSCH公司，美国DELPHI公司和日本的DENSO公司。自1997年博世公司推出第一代乘用车用共轨系统以来，博世公司的共轨系统已经发展到了第四代，与此同时其他公司的共轨系统也取得了很大的发展。共轨系统的不断发展，主要体现在喷油压力的不断提高，从第一代的135MPa提高到第四代的200MPa以上，喷油率的柔性控制能力也大为提高，实现了多级喷射，使得柴油机能够兼顾动力性和日益严格的排放法规。电控喷油器是高压共轨系统中最复杂最核心的部件，它承担者系统喷射功能的控制和实现

5、。电控喷油器的结构参数以及工作性能的好坏，直接影响了整个高压共轨系统的工作性能，从而对发动机性能产生重要影响。高压共轨系统的不断改进和升级，其核心都在于电控喷油器性能的不断提升。第一代共轨系统的电控喷油器采用电磁阀控制的液力伺服阀，第二代则采用高速电磁阀，为了进一步提高响应速度，第三代共轨系统采用了压电执行器控制式喷油器。2008年博世第四代共轨系统开始投入生产，该系统中的喷油器采用了内置增压模块的电磁控制喷油器，使得系统喷油压力进一步提高。可见，对于电控喷油器的深入研究，对于高压共轨系统的优化和性能提升有着重要的决定意义。随着计算机技术以及计算流体力学仿真软件的发展，利用

6、仿真手段可以得到越来越多较为准确的仿真结果，减少了对实验的依赖，利用Fluent、HYDSIM等软件可以很好地对柴油机高压共轨系统的工作过程进行三维或者一维的仿真模拟，丰富了高压共轨系统的研究手段。第40页北京交通大学动力机械工程目前对高压共轨系统液力特性的研究主要采用仿真的方法，进行变参数分析，总结各参数对液力特性的影响。在共轨压力波动和喷嘴流动的研究中以三维仿真为主，由于喷油器和高压油泵的结构相对复杂，因此在研究中采用一维模型。因此，针对目前共轨系统喷油器研究中存在的问题进行深入的研究和对比分析，能够为共轨喷油器的设计、优化及与燃烧系统的匹配提供有价值的参考依据，对柴油

7、机动力性、经济性和排放性能的进一步提高有着重要的意义。二、高压共轨系统的变参数研究现状2.1共轨系统结构参数影响的研究概况在对喷油器的仿真研究方面，国内外较多的是使用一维液力仿真软件，如Hydsim、AMESim、GT-FUEL等，以及使用数值模拟软件MATLAB/Simulink进行系统仿真。2.1.1高压油泵参数的影响高压油泵出油阀孔径、高压油泵出油阀预紧力、高压油泵供油次数、循环供油量、凸轮轴转速等都对共轨压力波动、高压油泵内部压力波动产生一定的影响。出油阀孔径的影响高压油泵出油阀孔径影响到高压油泵的流通性能