高压共轨系统喷油器仿真研究工作阶段总结.docx

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高压共轨系统喷油器仿真研究工作阶段总结

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：

李国岫教授

学生姓名：

徐阳杰

学号：

08223082

2012年1月4日

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2

2.1共轨系统结构参数影响的研究概况2

2.1.1高压油泵参数的影响2

2.1.2共轨参数的影响3

2.1.3喷油器参数的影响5

2.2共轨系统控制参数影响的研究概况8

2.2.1喷油器喷油时刻和高压油泵泵油时刻间隔大小的影响8

2.2.2喷油器电磁阀的开启脉宽对共轨内压力波动的影响9

2.2.3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12

3.1高压共轨喷油器仿真模型和控制模型的建立及试验台搭建13

3.2结构参数对共轨喷油器喷射性能的影响规律研究13

3.3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15

6.1完成文献综述15

6.2初步学习掌握Hydsim软件16

6.2.1HYDSIM仿真软件简介16

6.2.2HYDSIM系统仿真喷油器模型的建立16

6.3建立高压共轨系统闭环控制模型24

6.3.1带有闭环控制的共轨系统仿真模型24

6.3.2Simulink控制模型的原理与嵌入方法24

6.4根据研究内容修改高压共轨系统的仿真模型30

6.4.1无控制的喷油器仿真模型30

6.4.2含有共轨组件和轨压控制后的仿真模型31

6.4.3高压油泵取代边界条件后的仿真模型32

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37

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。

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。

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。

出油阀开启时，高压油泵出油阀孔大小对高压油泵柱塞腔压力的变化影响较大，而对出油阀腔压力的变化影响较小。

当出油阀孔直径较小时，高压油泵柱塞压力波动较大；当出油阀孔直径较大时，出油阀孔直径对高压油泵柱塞腔压力的影响较小，高压油泵柱塞腔的压力主要受出油阀开启时产生的压力波的影响，且随着供油过程的进行，波动逐渐减小。

出油阀预紧力的影响

高压油泵出油阀预紧力，直接影响到出油阀的开启压力。

出油阀预紧力对高压油泵柱塞腔以及高压油泵出油阀升程的影响较大，随出油阀预紧力的提高，高压油泵柱塞腔的压力波动越来越大。

高压油泵出油阀预紧力对出油阀腔和高压油轨压力的影响较小，只是在出油阀预紧力较大时，由于出油阀开启的不稳定使出油阀腔产生较小的压力波动，而对共轨压力几乎没有影响。

凸轮轴转速的影响

在各种凸轮轴转速和初压下共轨管压力波动能控制在初始值上下3%的范围之内，轨压初始值相同时转速增大，在初始值上下压力波动的幅度没有显著改变，转速的增大对波动的影响不大；轨压初始值不变，随着转速的增大，压力波动的瞬间最大值略有上升。

2.1.2共轨参数的影响

共轨内压力的波动主要是由于油泵供油压力的波动和按一定时序向各喷油器供油而产生的。

而共轨的结构尺寸及容积大小对轨内的压力波动有很大影响。

共轨容积的影响

仿真结果显示随共轨容积的增大，喷油速率、喷射体积、喷嘴燃油压力及针阀有效开启面积都明显增加。

则认为由于容积的增大，燃油储量增加，抗波动能力增加，喷油量相对于共轨容积的比例减小，因此伴随喷射，共轨压力的下降减小。

但这种压力的波动与共轨容积的变化相比是非线性的，共轨容积越大，这种波动的变化就越缓。

共轨容积很大时，波动幅度几乎与共轨容积无关。

另外不同容积共轨对应控制腔压力、喷油压力、针阀升程、电磁阀升程、线圈电流、喷油规律则几乎相同，因此共轨管容积对这些参数影响不大。

共轨管长度和直径的影响

通过仿真研究，认为随高压油管内径的增加，喷油压力、喷油速率和喷油量增加，喷射中的压降减小，内径大的油管喷射后期的喷射压力明显高于内经小的油管，并且由于喷射过程中明显的压力波动，喷射压力和喷射速率由一个向下波动的过程。

油管内径对针阀开启响应的影响几乎可以忽略不计。

不同的管长对喷油量、针阀开启响应的影响很小，但对喷油速率有影响。

随管长的增加喷油速率增加。

在允许的条件下，共轨容积的取值应该取较大值。

共轨容积变化、内径不变时，长径比越大，共轨内的压力波动越小，共轨内的压力越稳定；反之，长径比越小，共轨内的波动越大．共轨容积变化时，容积越大对共轨内压力波动的稳定作用越好。

长径比的影响

长径比指的是共轨油管的长度与直径的比值，长径比的值决定了共轨油管的形状。

保持共轨容积不变（22mL），同时改变共轨直径和长度，直径越小，截面积越小，长度越大，即长径比越大。

从图可以看出，长径比在较小的范围内（<100），压力波动没有太大的变化；而且长径比较低时，压力波动值较低，轨压的大小对压力波动数值的影响不大。

当长径比增加到一定程度，共轨压力波动会随着长径比的增大而增大，而且随着轨压的增大，压力波动有增大的趋势。

这说明了共轨形状对压力波动有较大影响。

过于细长的共轨油道会使轨压波动增大。

总体而言压力波动在长径比小于200时比较平稳，而超过200以后就会显著上升。

长径比的选择也并不是只参考压力波动，必须要同时考虑共轨容积的影响和喷油器的安装等问题。

在本文的模拟条件下，最佳长径比在60—200之间。

高压油管长度的影响

高压油管是连接共轨管和喷油器的通道。

高压油管应具有足够的燃油流量以减小燃油流动时的压降，并使高压管路系统中的压力波动减小，同时能承受高压燃油的冲击作用；共轨管到各缸喷油器之间的高压油管长度应该尽量相等，使柴油机每一个喷油器有相同的喷油压力，从而减小柴油机各缸之间喷油量的偏差，同时各高压油管应尽可能短，以使压力损失最小。

连接共轨和喷油器的高压油管的直径对共轨内的压力波动影响不大，而随着工况从低到高，压力波动也会相应增大。

最佳数值在400-500mm之内。

2.1.3喷油器参数的影响

喷油器结构参数及电磁阀控制参数对高压共轨系统的液力特性均有明显影响。

蓄压腔容积的影响

在针阀蓄压腔容积较小时，针阀初期抬起时的运动状况比容积稍大的情况波动较为明显，在压力波动情况上，小的容积会使蓄压腔的压力波动幅度变大；在容积较大时，针阀落座后的压力波动迅速衰减，蓄压腔压力波动幅度较小。

控制腔容积的影响

减小控制腔体积可以使喷油器更快地响应电压输入信号，并且控制活塞在控制腔里的摆动幅度较小。

随响应频率增加，喷油器的性能更加线性化。

由于控制腔内的压力控制着控制活塞和针阀升程，进而控制着喷油率，所以控制腔的减小会导致预喷射控制困难。

控制室容积较大时，电磁阀开启，控制室压力下降过程相对缓慢，针阀开启速度相对缓慢；电磁阀关闭，控制室中的压力建立过程也相对缓慢，由于电磁阀关闭式控制室产生的压力波动及针阀关闭过程中在针阀腔产生的压力波动会使针阀二次抬起，产生二次喷射。

控制腔容积过小虽然会使针阀抬起提前，减少液力响应时间，但同时还使得喷油速率在最大值持续时间过长，对针阀最大升程有所限制。

控制腔进出口孔径的影响

进油孔直径的大小对于针阀抬起速度的影响是比较大的。

进油节流孔直径过小时，当电磁阀一旦打开，通过回油孔迅速回油，从而控制腔压力下降较快，针阀迅速开启：

当电磁阀断电，关闭回油通道后，进油孔径较小则进油速度较慢，控制腔的压力升高比较缓慢，则针阀落座比较缓慢。

当进油孔孔径过小时，由于针阀腔的压力波动，可能还会造成二次喷射。

进油节流孔直径越大，针阀抬起时刻越晚，上升越慢，且最大速度越小；喷油结束后，控制腔压力迅速建立，针阀落座迅速，不会产生二次喷射。

但是当进油孔孔径增大到一定程度时，电磁阀通电，衔铁抬起后，控制腔压力降低的速度会比较慢，针阀开启过程变慢直至完全不能开启。

当出油节流孔直径过小，电磁阀通电后，控制腔的压力不能迅速降低，喷油器的针阀抬起就会很慢甚至不能抬起，喷油速率就达不到预期值；当出油节流孔直径变大电磁阀通电厉，控制腔压力迅速降低，针阀速度抬起时刻变早，上升变快一且最大速度变大，快速到达喷油状态。

出油节流孔直径越大喷油率上升速度越快，保持最大喷油率的时间越长，喷油量大。

当直径增大到一定值时，会带来控制腔内压力下降过于迅速，导致针阀抬起时刻过于提前，从而不利于形成先缓后急的喷油率曲线。

针阀关闭过程几乎与A孔直径无关，这主要是因为电磁阀关闭后，控制腔内压力的变化主要取决于经过Z孔的流量，而几乎不受A孔直径大小影响的缘故。

更主要的是，从针阀升程曲线可以看出，随着A孔直径的增加，喷油器针阀开启速度先是明显增加，后来增加趋势见缓。

电磁阀开启后，随着泄压腔压力的快速下降，控制腔内的压力将较快下降到针阀开启压力。

针阀的影响

针阀等运动件质量从5g到20g时喷油器喷油规律的变化，随针阀等运动件质量的增加，喷油规律略微有向先缓后急变化的趋势，且喷油中器喷油速率波动减小。

但由于针阀惯性的增加，当针阀等运动件质量取到20g时甚至会产生微量的二次喷射，同时针阀等运动件质量的增加，会对针阀座面带来更大的冲击从产生不利的影响。

在喷油器设计过程中为了减小针阀质量给针阀座面带来的冲击，通常通过采用缩短针阀长度来实现，如bosch公司CRIN2喷油器采用了短针阀结构，相对CRIN1喷油器针阀运动质量减小了75%。

针阀弹簧预紧力对喷油规律和针阀升程的影响，随着针阀弹簧预紧力的增加，在喷射开始时，针阀开启滞后，针阀升程、喷油压力和喷油规律的相位均滞后，而喷射结束后，针阀又会提前关闭，针阀升程、喷油压力和喷油规律的相位相应提前，相应的循环喷油量也会减小，但当发生轻微二次喷射时，适当增加针阀弹簧预紧力可以消除二次喷射。

针阀升程的大小应保证密封座面处有必要的流通面积，使压力室压力不因座面节流而过分下降，但针阀升程也不宜过大，升程增大，会加大座面的冲击载荷，引起磨损，也会增加针阀落座时间，增加了燃气回窜。

张乔斌[46]通过研究发现压力室的压力随着针阀的升程增加，但增加到一定程度，压力室内的压力已不再增加，说明此时针阀升程对喷油器内的节流损失已无明显影响。

控制活塞的影响

控制活塞直径的大小，影响到控制室燃油作用到针阀上的作用力，对针阀的运动产生影响。

当控制活塞直径较小时，控制室燃油作用在控制活塞上部的液压力较小，控制电磁阀开启时，针阀开启迅速，而控制电磁阀关闭时，针阀关闭缓慢，且由于针阀腔的压力波动有可能会使针阀再次抬起产生二次喷射;当控制活塞直径较大时，控制室燃油作用在活塞上部的液压力较大，使得控制电磁阀开启时针阀开启比较缓慢，但在控制电磁阀关闭时针阀关闭迅速，保证了喷油过程的迅速截止。

喷孔直径、喷孔数的影响

当针阀升程比较小时，燃油流通截面积等于针阀与针阀座之间的截面积，随着针阀升程的增加，针阀与针阀座之间的截面积大于喷孔面积时，燃油流通截面积等于喷孔面积。

喷孔直径增大，提高了燃油流通截面积，提高了最大喷油速率。

燃油喷射速率增大使喷孔处的压力迅速下降，降低了针阀上升速度，这样便减缓了喷射速率增加的速度。

燃油流通面积成为影响喷射速率的重要因素，喷孔直径，喷孔数都通过燃油流通面积影响喷射速率，流通面积与喷射速度成正比，流通面积变化速度与喷射速度变化速度成正比。

喷孔总流通面积不变的情况下，改变喷孔孔径和喷孔数，对泵端压力、喷油器端压力、循环喷油量以及针阀升程的没有明显影响。

但是，索特平均直径、贯穿距离、喷雾锥角都随喷孔的减小而碱小，因此在贯穿距离、喷雾锥角与燃烧室匹配较含理的情况下，喷孔宜采取小孔径多孔数的设计。

2.2共轨系统控制参数影响的研究概况

2.2.1喷油器喷油时刻和高压油泵泵油时刻间隔大小的影响

在高压共轨喷射系统中，喷油过程的控制和喷射压力（共轨压力）的建立及控制相对独立，这为供油系统和喷油系统控制部分前期的独立设计提供了便利，但在后期，供油系统和喷油系统需要匹配运行。

而共轨管起到连接供油系统和喷油系统的纽带作用，两者的匹配效果会直接在共轨管内体现，所以在此研究喷油器喷油时刻和高压油泵泵油时刻的间隔大小对轨道压力波动的影响。

共轨系统压力调节方式是由ECU根据共轨管上的压力传感器实时调整PCV阀关闭时刻，通过调整高压泵泵油始点来改变泵入共轨管内油量进行的，所以共轨高压泵泵油始点是时时变动的。

为了本部分研究有一个固定的时间基准，在此将高压油泵供油终点（即柱塞最大升程时刻）定义为共轨高压泵泵油时刻。

在保持喷油控制脉宽不变的情况下，改变油嘴喷油始点和高压油泵泵油时刻（即柱塞最大升程时刻）间隔对共轨内压力波动的影响。

分为：

（1）喷油始点相对柱塞最大升程时刻提前；

（2）喷油始点相对柱塞最大升程时刻滞后。

（1）喷油始点相对柱塞最大升程时刻提前

对于喷油始点相对柱塞最大升程时刻提前，由于高压油泵此时正处于压缩并且向共轨管供油过程，所以喷油器在此过程中喷油的话，共轨管同时进、出油，则共轨管内无法建立起更高的压力，在此就不做模拟计算分析。

（2）喷油始点相对柱塞最大升程时刻延迟

在实际的共轨系统中，喷油器的喷油时刻滞后于柱塞最大升程时刻，大致为0.6ms左右为佳，一般认为“喷油器的喷油时刻图在两泵泵油的中间时刻为最佳时刻”。

图5.1为轨压1200bar、喷油器喷油时刻滞后依次为0.15ms、0.3ms、0.45ms、0.6ms、0.75ms的轨压波动图。

结论：

本部分通过两大类情况研究：

a.喷油始点相对柱塞最大升程时刻提前；b.喷油始点相对柱塞最大升程时刻延迟。

综合图5.1、图5.2，可发现喷油始点的变化对共轨内压力波动的最大值和最小值影响不大，但是随着喷油始点的推迟，共轨内高压维持时间延长。

共轨内高压维持时间过长，会导致共轨内平均压力增大，从而对共轨部件强度、可靠性的要求提高；高压维持时间过短，会导致喷油器喷油时，共轨内压力仍处于非稳定状态，从而影响喷油过程的一致性。

为了兼顾上述两种情况，并考虑到压力波从高压泵泵端传播到喷油器油嘴处需要经历一定时间，所以喷油器喷油始点相对高压油泵柱塞最大升程时刻延迟0.6ms左右为佳。

2.2.2喷油器电磁阀的开启脉宽对共轨内压力波动的影响

喷油器电磁阀开启脉宽的长短直接反映了发动机所需喷油量的多少，发动机所需油量增加，喷油器电磁阀开启脉宽随之增加，为了维持共轨管内压力稳定，高压油泵供油量也同时增加，此时进、出共轨管的燃油量增加，最终导致共轨管内压力波动幅度加大。

而且，电磁阀开启脉宽与共轨内压力波动是非线性的，随着电磁阀开启脉宽的增加，压力波动幅度急剧增大。

为了准确掌握共轨管内压力波动特性，研究进、出共轨管的油量对共轨内压力波动的影响，所以分析高压油泵压力控制阀开启脉宽和喷油器电磁阀的开启脉宽对油压的影响是十分必要的，而高压油泵压力控制阀开启脉宽是由ECU根据共轨内压力自动进行闭环控制，因此本文仅研究喷油器电磁阀开启脉宽对共轨内压力波动的影响。

保持喷油器电磁阀开启始点不变（即喷油始点不变）时，研究喷油器电磁阀开启脉宽分别为0.6ms、0.9ms、1.2ms、1.5ms和1.8ms时，共轨管内压力波动随之变化的情况。

喷油始点不变、改变电磁阀开启脉宽时，共轨内压力波动幅度随喷油器电磁阀开启脉宽变化曲线见图5.3。

为了考察可能出现的最大的轨压波动，模拟了轨压1200bar，控制脉宽3ms时的轨压波动，结果如图5.4所示。

图5.5为轨压1200bar，不同控制脉宽的轨压波动值

结论：

1）随着控制脉宽的增大，即喷油量的增大，轨中的压力波动增大。

2）控制脉宽与轨中的压力波动是非线性变化的，随着控制脉宽的增大，轨压波动急剧增大。

3）由轨压1200bar、控制脉宽3000us时的轨压波动为22bar，根据喷油器的喷油量实验可以得出，轨压波动引起的喷油量变化比较小。

但是这样的轨压波动对喷油量精度要求较高的多次喷射是不利的。

2.2.3喷油器电磁阀的开启脉宽对喷射特性的影响

共轨系统的喷射特性是在共轨压力、喷油器结构（包括针阀及控制活塞形式）和电控参数（主要为喷油器电磁阀控制）等因素的共同作用下形成的，其中共轨压力和喷油器电磁阀控制的影响最为明显。

本处主要研究喷油器电磁阀的开启脉宽对喷射特性的影响。

保持喷油器电磁阀开启始点不变（即喷油始点不变）时，研究喷油器电磁阀开启脉宽分别为0.3ms、0.6ms、0.9ms、1.2ms、1.5ms、1.8ms情况下，喷射特性随之变化的情况。

喷油始点不变、改变电磁阀开启脉宽时，针阀升程、累计喷油量和喷油速率的曲线分别见图5.6至图5.9。

在图5.6中，当电磁阀开启脉宽为0.3ms时，针阀几乎没有离座；当开启脉宽0.6ms时，从图5.7中可以看出，针阀略微抬起后迅速落座；当开启脉宽0.9ms时才升至最大位置，随着电磁阀开启脉宽继续加大，针阀在最大位置维持时间相应增加，从而形成了不同的喷油持续期。

从图5.8中可以明显看出，单次喷油量受到电磁阀开启脉宽的直接影响，电磁阀开启时间越长，喷油量也越大。

图5.9中，喷油速率随电磁阀开启脉宽变化规律与针阀升程随其变化的规律相类似。

通过上述研究，我们可以利用电磁阀较短的开启脉宽来控制针阀部分升起，进行小油量的喷射，实现多次喷射中的预喷射和后喷射，从而达到控制喷油速率形状和降低发动机排放的最终目的。

为了达到较好的效果，预喷射和后喷射的油量数值以及和主喷射的时间间隔还需要进一步研究，同时还需要喷油器各个零件的精密制造和较快的响应速度来保证。

三、主要研究内容

针对高压共轨喷油器的结构特点，建立高压共轨喷油器的物理模型和数学模型。

分别以HYDSIM软件和Matlab软件为仿真平台，建立仿真计算模型和控制模型，同时改变结构参数以及调整控制模型进行耦合仿真计算，获得高压共轨喷油器的基本喷射特性，在此基础上研究结构参数和控制模型对喷射特性的影响，具体研究内容如下：

3.1高压共轨喷油器仿真模型和控制模型的建立及试验台搭建

（1）通过理论分析，在建立高压共轨喷油器液力、机械和电磁单元数学模型的基础上，利用Hydsim软件建立高压共轨喷油器的仿真计算模型。

（2）利用Matlab软件模拟轨压闭环控制，建立高压共轨喷油器的控制模型。

（3）搭建高压共轨喷油器特性试验台架，使其能进行不同共轨压力、控制脉宽以及不同轨压控制方式下，单次喷油量和喷油延迟时间的测量，对样品喷油器进行较为全面的特性试验，并利用所得结果修正和完善喷油器的仿真计算模型。

3.2结构参数对共轨喷油器喷射性能的影响规律研究

共轨喷油器结构参数众多，各个结构参数对于喷油器性能均有不同程度的影响，包括进、回油节流孔直径、控制活塞直径、控制室容积、调压弹簧预紧力、油嘴针阀座面直径以及油嘴喷孔直径等各个参数对于喷油器性能的影响进行系统研究，量化影响，总结影响规律，因此提出研究内容如下：

1）高压油道、电磁阀、控制腔、控制活塞及针阀、喷嘴等处对喷油器喷射有影响的结构参数选取；

2）喷油器结构参数对喷射压力影响规律研究；

3）喷油器结构参数对喷油率曲线影响规律研究；

4）喷油器结构参数对喷油量影响规律研究；

3.3高压共轨喷油器控制参数对喷射性能的影响

利用控制模型模拟共轨系统在压力闭环控制的条件下的工作特性，进行控制参数，包括喷油持续期、持续期间隔、多次喷射次数、多次喷射时间间隔等对喷油器特性影响的仿真计算。

1）利用Matlab软件模拟轨压闭环控制，建立PID控制逻辑模型，并植入高压共轨喷油器的仿真模型中；

2）进行控制参数包括喷油持续期、持续期间隔等对喷射压力影响规律研究；

3）多次喷射次数、多次喷射时间间隔等对喷油器特性影响的规律研究；

4）喷油器控制参数对喷油量影响规律研究。

四、技术路线

根据所确定的研究内容和相关国内外研究现状，确定课题总体技术路线如下：

1）高压共轨系统Hydsim仿真模型的建立和校准。

建立高压共轨系统一维流动数学模型，并利用AVL公司的燃油系统一维仿真软件Hydsim软件建立高压共轨系统各部件详细模型，主要包括高压油泵模块、共轨管组件和电控喷油器模块。

模型建立之后以单循环累积喷油量为基准对模型进行试验校准，验证模型的正确性。

2）高压共轨系统中Matlab控制模型的建立、植入和校验。

基于PID控制原理建立以Matlab为平台的控制模型，并植入已经建立和经过试验校准的高压共轨系统一维仿真模型，实现对仿真模型共轨压力的闭环控制。

3）喷油器结构参数对于喷射特性影响的仿真研究。

利用已经建立和经过试验校准的高压共轨系统一维仿真模型，对共轨系统主要结构参数进行单因素变参数研究，确定其对燃油喷射过程的影响规律。

喷油器结构主要结构参数研究内容如下：

进、回油节流孔直径、控制活