本文關鍵詞：柴油機電控泵管嘴燃油噴射系統(tǒng)仿真研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

密級： 編號：

工學碩士學位論文

柴油機電控泵管嘴燃油系統(tǒng)及 電磁閥的仿真研究

碩士研究生：史鏡海
指導教師 學位級別 ：李曉波教授 ：工學碩士

學科、專業(yè)：動力機械及工程 所在單位 ：動力與能源工程學院

論文提交日期：２００８年１月 論文答辯日期：２００８年３

月 學位授予單位：哈爾濱］：程大學

哈爾演ｌ＋科人寧：碩ｒ‘。丫：何論艾

摘

要

隨著近年柬對柴油機經(jīng)濟性和排放要求的不斷提高，加速發(fā)展柴油機 電控燃油噴射技術已經(jīng)成為大勢所趨。 本論文借鑒電控泵管嘴燃油噴射系統(tǒng)的特點和原理，對某型中高速柴 油機的傳統(tǒng)機械控制式噴油系統(tǒng)進行電噴化改造。利用ＡＶＬ公司的液力系 統(tǒng)仿真軟件Ｈｙｄｓｉ ｍ建立了此型柴油機電控燃油噴射系統(tǒng)的仿真模型。通過 仿真計算，獲得了電噴化改造后燃油噴射系統(tǒng)的關鍵一阽結(jié)構(gòu)參數(shù)。并且對 電磁閥在高壓油路中的安裝位置，電磁閥的響應速度以及電磁閥旁通泄油 口流通截面積對噴油特性的影響作了分析和研究，以便能對以后的試驗工 作有所借鑒。 由于電磁閥是電控噴油系統(tǒng)中的關鍵器件，岡此小論文針對某型Ｆ［�。� 閥的結(jié)構(gòu)和特點，建立了數(shù)學模型。并運用Ｓｉ
ｍｕｌ ｉ

ｎｋ軟件對其進行了仿真

研究，分析了驅(qū)動電壓，初始氣隙，彈簧預緊力，運動件質(zhì)量等因素對電 磁閥響應特性的影響。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，增大驅(qū)動電壓，可以顯著縮短電磁閥 的關閉時ｌ＇日Ｊ；縮小初始間隙，可以提高電磁力，縮短電磁閥關閉時Ｉ＇日Ｊ；彈 簧予頁緊力是電磁閥丌啟的阻力，但也是電磁閥關閉的動力，應該根據(jù)具體 需要折衷考慮。

關鍵詞：仿真；柴油機：電磁閥：燃油噴射系統(tǒng)

哈爾濱ｌ：科人學碩｝學伊論史

Ａ ｂｓｔｒａｃｔ

Ｂｅｃａｕｓｅ ｔｈｅ ｃｒｉｔｅｒｉｏｎｓ ｏｆ ｄｉｅｓｅｌ ｅｎｇｉｎｅ’Ｓ ｅｃｏｎｏｍｉｃａｌ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ａｎｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｂｅｈａｖｉｏｒ
ａｒｅ

ｂｅｃｏｍｉｎｇ ｈｉｇｈｅｒ ａｎｄ

ｈｉｇｈｅｒ ｉｎ

ｒｅｃｅｎｔ

ｙｅａｒｓ，ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ

ｄｉｅｓｅｌ

ｅｎｇｉｎｅ’Ｓ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ—ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｕｅｌ ｔｈｅ ｔｉｍｅｓ． Ｔｈｉｓ ｔｈｅｓｉｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｈｅ

ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ

ｓｙｓｔｅｍ ｑｕｉｃｋｌｙ ｈａｓ ｂｅｃｏｍｅ ｔｈｅ ｔｒｅｎｄ ｏｆ

ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ

ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ

ｏｎ

ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ

ｆｕｅｌ

ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ

ｓｙｓｔｅｍ，ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ－ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｕｅｌ

ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ

ｓｙｓｔｅｍ
ｓｅｔ，

ｔｈｅｏｒｉｅｓ．Ａｎ ｅｍｕｌａｔｉｏｎａｌ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ—ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｕｅｌ

ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ

ｍｏｄｅｌ ｗａｓ

ｂｙ ｕｓｉｎｇ Ｈｙｄｓｉｍ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｂｙ ＡＶＬ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｅｍｕｌａｔｉｏｎａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅ ｋｅｙ ｆｒａｍｅｗｏｒｋ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｗｅｒｅ ｇｏｔｔｅｎ ｆｏｒ ｔｈｅ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ．ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｕｅｌ

ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｓｏｍｅ
ａｎａｌｙｓｉｓ
ｏｎ

ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ａｌｓｏ ｇｏｔｔｅｎ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ
ａｒｅａ

ｔｈｅ ｉｎｓｔａｌｌ ｌｏｃａｔｉｏｎ，ｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｓｐｅｅｄ ａｎｄ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｓｅｃｔｉｏｎ

ｏｆ ｔｈｅ

ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｖａｌｖｅ．
Ａｓ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｖａｌｖｅ ｉｓ ｔｈｅ ｋｅｙ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｉｎ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ—ｃｏｎｔｒｏｌ

ｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅ ｔｈｅｓｉｓ ｆｏｃｕｓｅｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ， ａｎｄ
ｓｅｔ

ｏｎ

ｃｅｒｔａｉｎ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｖａｌｖｅ’Ｓ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓ ｍｏｄｅｌ． ７Ｆｈｒｏｕｇｈ ｅｍｕｌａｔｉｎｇ

ｉｔｓ

ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｖａｌｖｅ ｂｙ ｕｓｉｎｇ Ｓｉｍｕｌｉｎｋ．ｔｈｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｗｈｉｃｈ ｃｏｕｌｄ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｖａｌｖｅ’Ｓ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｓｕｃｈ ｓｐｒｉｎｇ ｔｅｎｓｉｏｎ ａｎｄ ｍｏｂｉｌｅ ｑｕａｌｉｔｙ
ａｓ

ｄｒｉｖｉｎｇ ｖｏｌｔａｇｅ．ｉｎｃｅｐｔｉｖｅ ａｉｒ ｓｐａｃｅ， ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ

ｗｅｒｅ

ａｕｇｍｅｎｔｉｎｇ ｄｒｉｖｉｎｇ ｖｏｌｔａｇｅ ｃｏｕｌｄ ｓｈｏｒｔｅｎ ｔｈｅ ｔｉｍｅ ｗｈｉｃｈ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｖａｌｖｅ
ｕｓｅｓ

ｔｏ

ｏｐｅｎ ｆｏｒｃｅ

ｏｂｖｉｏｕｓｌｙ；ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｂｅｃｏｍｅ
ｔｏ

ｉｎｃｅｐｔｉｖｅ ｍａｋｅ

ａｉｒ ｔｈｅ

ｓｐａｃｅ ｔｉｍｅ
ｏｎｅ

ｃｏｕｌｄ ｗｈｉｃｈ

ｍａｋｅ ｔｈｅ

ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ

ｂｉｇｇｅｒ

ａｎｄ

ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｖａｌｖｅ ｕｓｅｄ

ｏｐｅｎ ｂｅｃｏｍｅ ｓｈｏｒｔｅｒ；ｏｎ ｔｈｅ

ｈａｎｄ ｓｐｒｉｎｇ

ｔｅｎｓｉｏｎ ｃｏｕｌｄ ｈｏｌｄ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｖａｌｖｅ’Ｓ ｏｐｅｎ ｂａｃｋ．ｏｎ ｔｈｅ ｏｔｈｅｒ ｈａｎｄ ｉｔ ｃｏｕｌｄ ｄｒｉｖｅ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｖａｌｖｅ ｅｃｌｅｃｔｉｃａｌｌｙ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ
ｔｏ ｔｏ

ｃｌｏｓｅ．ＳＯ ｉｔｓ ｖａｌｕｅ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ

ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｄｅｍａｎｄｓ．

Ｋｅｙｗｏｒｄ：Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；Ｄｉｅｓｅｌ
‘

ｅｎｇｉｎｅ：ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｖａｌｖｅ：Ｆｕｅｌ

ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ

ｓｙｓｔｅｍ

哈爾濱工程大學 學位論文原創(chuàng)性聲明
本人鄭重聲明ｊ本論文的所有工作，是在導師的指導 下，由作者本人獨立完成的。有關觀點、方法、數(shù)據(jù)和文 獻的引用已在文中指出，并與參考文獻相對應。除文中已 注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已 經(jīng)公開發(fā)表的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻的個

人和集體，均己在文中以明確方式標明。本人完全意識到
本聲明的法律結(jié)果由本人承擔。

靶蘊船
月

哈爾濱１：科人學’碩十�！郏嬉普撐�

第１章緒論
１．１引言
隨著社會和經(jīng)濟的發(fā)展，壞境污染和石油資源危機已經(jīng)成為２ｌ世紀人 類面臨的兩個主要問題。圍繞著減少有害排放和降低能耗這兩個問題，世 界各國都在積極丌發(fā)、采用新的技術。在這種環(huán)境下，人們對柴油機的性 能也提出了越來越高的要求，傳統(tǒng)的機械調(diào)控式柴油機已經(jīng)很難滿足這些 新要求…。 近年來，電控技術己成為柴油機研究領域的熱點，而電控燃油噴射技 術是其中最重要的組成部分。電控柴油機的研制從整體來看可分成三個階

段：上世紀７０年代為電控柴油機的開發(fā)階段：８０年代為電控柴油機的實
用階段；９０年代后至今為電控噴油系統(tǒng)更快、更完善發(fā)展的階段，并且各 種電控形式層出不窮。在第三個階段中較為成熟的有：電控直列泵系統(tǒng)、 電控分配泵系統(tǒng)、電控泵噴嘴系統(tǒng)、電摔共軌系統(tǒng)、電控單體泵系統(tǒng)等類 型㈦。 資料顯示，新型電控噴油系統(tǒng)的最高噴射壓力已達到并超過１５０ＭＰａ， 其中美國卡特匹勒公司的ＮＧＥＵＩ噴油系統(tǒng)的最高噴射壓力為２０７ＭＰａ，而日 本電裝公司和杰克賽爾公司聯(lián)合研制的電控超高壓噴油系統(tǒng)的最大噴射壓 力可達３００ＭＰａ�！�。對于傳統(tǒng)的泵一管一嘴噴油系統(tǒng)而言，經(jīng)過努力，最大 噴射壓力可能超過１００ⅣｌＰａ，如德國ＢＯＳＣＨ公司ｆ ２０世紀９０年代在Ｐｓ７１００ 噴油泵基礎上丌發(fā)的ＲＰ４６型直列噴油泵，在對結(jié)構(gòu)進行了很多改進之后， 其最大噴射壓力達到了１３５ＭＰａ，其ＶＲ—Ｍ噴油泵的最大噴射壓力也達到 了１３５ＭＰａ，這代表了２０世紀９０年代傳統(tǒng)的泵一管一嘴噴油系統(tǒng)噴射壓力 方面的最高水平。 目前，在美國和歐洲，電控單體泵噴油系統(tǒng)的丌發(fā)主要集中在幾家大 的發(fā)動機零部件制造商，美國ＤＥｌ。ＰＨＩ公司于２００１年推出電控單體泵 ２００（ＥＵＰ２００）噴油系統(tǒng)，由ＥＣＵ根掘發(fā)動機各傳感器信號對噴油系統(tǒng)進行精

確控制，ＥＵＰ２００的最高噴油壓力已達到２００～ｌＰａ。德國ＢＯＳＣＨ公司丌發(fā)了一
系列的電控單體泵噴油系統(tǒng)，在泵的出油口安裝了高速電磁閥，控制噴油 量和噴油礦時，最高噴油壓力也可達２００ＭＰａ。

哈爾濱Ｉ：科人學碩十學能論艾

１．２柴油機電控燃油噴射系統(tǒng)的發(fā)展概況
柴油機電控系統(tǒng)，廣義上包括對柴油機所有參數(shù)的電子化控制，又稱 為柴油機管理系統(tǒng)（ＥＭＳ）：狹義上主要指的是對噴油系統(tǒng)的控制，即人們常

說的．‘‘電噴’’（Ｅ１）。柴油機電控燃油噴射系統(tǒng)從２（）ｔＨ：紀７（）年代時丌始迅速
發(fā)展，其硬件的發(fā)展經(jīng)歷了位置控制、時間控制和壓力挎制三個階段¨‘。

１．２．１位置控制式電控燃油噴射系統(tǒng)
第一代電控噴油系統(tǒng)是位置控制式，即在不改變傳統(tǒng)噴油系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的 基礎上，用電控組件來代替原有的機械控制機構(gòu)，提高控制精度和響應速 度。其優(yōu)點是無須對柴油機的結(jié)構(gòu)進行改動¨’，生產(chǎn)繼承性好，便于對現(xiàn) 有機型進行技術改造；缺點是控制自由度小，精度差，噴油率和噴油壓力

難于控制，而且不能改變傳統(tǒng)噴油系統(tǒng)固有的噴射特性，因此很難較大幅
度地提高噴射壓力。 典型的位置控制式電控噴油系統(tǒng)有：德困ＢＯＳ（＇／－Ｉ公司的ＲＰ３９和ＲＰ４３型電 控直列噴油泵；同本小松公司的ＫＰ２１型電控直列噴油泵１“：同本電裝公司 的ＥＣＤ—Ｖ１型電控分配泵；英國Ｌｕｃａｓ公司的ＥＰｌ（：型電控分配泵、美國 Ｓｔａｎａｄｙｎｅ公司的ＰＣＦ型電控分配泵等。

１．２．２時間控制式電控燃油噴射系統(tǒng)
第二代電控噴油系統(tǒng)是時問控制式，利用柱塞泵可承載高壓的特性， 并采用高速強力電磁閥的溢流特性來控制噴油量希ｌ噴油定時，但由于電磁 閥的響應時ｌ’日Ｊ對噴油過程的影響較大，特別是在高速時，電磁閥的響應速 度相對變慢”’，，因此，必須對電磁閥進行合理的設計，以盡可能縮短響應

時間，提高控制精度。典型的時間控制式電控噴油系統(tǒng)有：德國ＢＯＳＣＨ公司
的ＰＤＥ２７／ＰＤＥ２８系統(tǒng)；英國Ｌｕｃａｓ公司的ＥＵＩ系統(tǒng)；美國底特律阿列森公司 的ＤＤＥＣ系統(tǒng)等。

１．２．３時間一壓力控制式電控燃油噴射系統(tǒng)
第三代電控噴油系統(tǒng)是時間…壓力控制式，利用高壓共軌或共軌蓄壓 或液力增壓形式獲得高壓，采用時問一壓力式燃油計量原理，甚ｆＪ高壓油泵

哈爾濱Ｉ：稗人學碩十學何論文

并不直接控制噴油，只是向公共控制油道（兆軌）供油以維持所需的共軌Ｊ『ｉ三 力，通過連續(xù)調(diào)節(jié)共軌壓力求控制噴射壓力，利用電磁閥控制噴射過程。 同時根據(jù)柴油機運行工況的不同，適時控制噴油量與噴油定時，從而達到 與其相適應的最佳狀念…。由于共軌式噴油系統(tǒng)中共軌壓力與噴射壓力互 不相關，因此其噴射壓力不受柴油機轉(zhuǎn)速和噴油量的影響。共軌式噴油系 統(tǒng)耿消了齒豐Ｔ‘、調(diào)速器、提自仃器等傳統(tǒng)的油蹙凋節(jié)機構(gòu)，利用高速電磁閥

控制系統(tǒng)的噴油量、噴油定時、噴射壓力及ｕ賁油速率等，實現(xiàn)了噴油系統(tǒng)
的全電子控制，將高壓噴射與電子控制完美地結(jié)合起來，目前已成為柴油

機電控噴油系統(tǒng)研究領域的重要課題與發(fā)展趨勢…。

１．３電控燃油噴射系統(tǒng)模擬計算的意義及現(xiàn)狀
１．３．１模擬計算的意義
電控噴油系統(tǒng)是目前研究丌發(fā)電控柴油機的核心，為此，世界上各大 公司都在丌．發(fā)高噴油壓力的電控噴油系統(tǒng)。進入９（）年代以后，電控噴油系 統(tǒng)的發(fā)展更快、更完善、且使用范圍進…步擴大。但總的來說，這些發(fā)展 主要集中在結(jié)構(gòu)形式以及與其相匹配的控制系統(tǒng)的丌發(fā)上”’。眾所劇知， 噴油規(guī)律的實現(xiàn)與噴油系統(tǒng)中各部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)密切相關，而各參數(shù)之｜’日Ｊ 也是相互聯(lián)系的，改變?nèi)魏我粋�參數(shù)，都會引起系統(tǒng)性能的變化。因而， 研究開發(fā)一個新的噴油系統(tǒng)，不僅需設計出系統(tǒng)的構(gòu)造和機理使系統(tǒng)各項 性能指標達到希望值，而且需要在系統(tǒng)滿足各種性能的情況下，尋求各部 件結(jié)構(gòu)參數(shù)的最佳匹配。 研究燃油噴射系統(tǒng)的傳統(tǒng)方法是試驗ｍ”，即設計出各種結(jié)構(gòu)并加工成 零件，然后進行組合試驗。從分析試驗結(jié)果中找Ｈ｛較好的配組方案。這種 方。法的明顯缺點是必須花費大量的人力、物力、財力，需要很長的研究周 期，而且往往由于處理試驗結(jié)果的方法和效率的原因，在大量的試驗數(shù)據(jù) 和曲線而前感到束手無策，試驗研究方案畢竟是有限的，因而代表性受到 限制，特別是新型的電控燃油噴射系統(tǒng)，又是由一系列復雜的磁、電、機、 液元件所構(gòu)成，各種參數(shù)之間相互作用，相互影ｎ向，關系十分復雜，不存 在單參數(shù)顯式解析關系。

電子計算機的廣泛使用，使計算研究代替了試驗研究。燃油噴射過程
模擬計算是指從燃油噴射系統(tǒng)的物理模型出發(fā)，用微分方程對噴射過程進

．；；；；；；；；；；ｉｉ；；；ｉ；；；；ｉ；；Ｉ；；——————ｉ——————；；；；—ｉ—————————Ｉ—；Ｉ；ｉ；；；ｉ；；ｉ；；；；；
行數(shù)學描述，然后編制計算程序，運用計算機數(shù)值求解微分方程，以求得 各參數(shù)隨時間（或隨曲軸轉(zhuǎn)角）的變化規(guī)律ｍ’。 燃油噴射過程模擬計算對于丌發(fā)新系統(tǒng)的重要性已經(jīng)為人們所共識

哈；Ｊ：濱Ｉｊ櫸人‘子：碩十學何論文

了。經(jīng)試驗驗證的噴油系統(tǒng)模擬軟件不僅可以用來改進和優(yōu)化現(xiàn)有的噴油
系統(tǒng)，還可以分析各種新型噴油系統(tǒng)的噴射特性：在系統(tǒng)變參數(shù)分析上更

具有試驗無法相比的低成本、高效率等優(yōu)越性。燃油噴射模型也可以考察
一些用常規(guī)技術測量手段測不到的系統(tǒng)特性…’。此外，燃油噴射模型還可 以用來擴展現(xiàn)有的柴油機循環(huán)模擬及柴油燃燒和廢氣排放的多維計算模 型。隨著柴油機硬件在環(huán)動態(tài)實時仿真這一新領域研究的不斷深入，對燃 油噴射模擬的準確性以及實時性也都提出了更高的要求。因此燃油噴射系 統(tǒng)模擬計算的意義就在于： ｌ、簡化試驗過程，降低試驗消耗，節(jié)約丌發(fā)時Ｉ＇ａＪ。研究試驗無法測試 的參數(shù)與性能，起輔助試驗與設計的作用。 ２、分析噴射特性
’

德累斯頓科技大學的Ｚｅｌ １ ｂｅｃｋ等人利用模擬計算研究了單體泵噴油系 統(tǒng)、泵噴嘴噴油系統(tǒng)以及共軌式噴油系統(tǒng)噴射特性的對比。江蘇工學院高 宗英等人通過對燃油噴射過程中出現(xiàn)空穴時變音速、變密度的研究分析了 系統(tǒng)在有窄穴時的噴射特性。 ‘３、噴射系統(tǒng)改進與門：發(fā)
Ａｋｉ ＲＯＴｊ

ＭｉＵＦａ等人運用模擬計算柬分析設計凸輪型線，實現(xiàn)適應排放

要求的噴油速率控制，Ｈ．Ｒｅｒｌａｃｈ等人運用模擬計算結(jié)合試驗研究了靴型 噴油速率控制實現(xiàn)的可行性。 ４、完善燃燒模型。 ５、為柴油機實時仿真提供數(shù)據(jù)。

１．３．２電控燃油噴射系統(tǒng)模擬計算的現(xiàn)狀
早在三十年代，人們就已經(jīng)通過試驗和理論柬研究柴油機的燃油噴射 系統(tǒng)。但是由于計算復雜，耗時過多，噴射模擬的研究還是受到了限制。 從６０年代起，電子計算機的應用以及燃油噴射系統(tǒng)在柴油機發(fā)展中的重要 性閂益突出，噴射系統(tǒng)的模擬計算得到了發(fā)展…’。圈內(nèi)在燃油噴射系統(tǒng)噴 射過程模擬計算方面的工作是從７０年代初）＿ｆ始進行的。高宗英等人在精確 考慮孔式ｎ賁嘴物理模梨、氣穴以及變音速、，叟律汁建的計算處理方巾ｊ以及清

哈爾濱Ｉ＋科人學碩｝ｊ０：：悔論文

華大學在低速異常噴射機理領域的研究都取得ｒ積極的成果。此外，上海 柴油機廠、無錫油泵油嘴研究所等單位也都相繼進行了模擬計算程序方面 的丌發(fā)工作…１。 但是這些模擬計算都是針對機械脈沖式噴油系統(tǒng)，目自，Ｊ，常艦噴油系 統(tǒng)的模型研究已經(jīng)深入到對泄漏、流量系數(shù)、空穴、異常噴射等問題的研

究。對于電控噴油系統(tǒng)，由于在油路中增加了電磁閥使得原來簡單的單管
兩邊界液力系統(tǒng)變成了多管三邊界系統(tǒng)，主油路中的壓力波傳播模式和液 力過程大大復雜化；而噴射過程的模擬很大程度上取決于對電磁閥動念過 程的模擬，而這～過程又是電、磁、機、液物理過程的綜合，其物理數(shù)學 模型相當復雜。這些給模擬計算帶來了很大的困難。國外也薩處于發(fā)展完 善的過程中。國內(nèi)清華大學電控柴油機課題組歐陽明高等人對汽車用電控

泵一管～嘴燃油噴射系統(tǒng)進行了研究，取得了可喜的成果”’。

１．４本論文的主要工作
本文以ＡＶＬ公司ＨＹＤＳＩＭ軟件和ｍａｌ，１ ａｂ軟件為平臺，做了以下工作： １、對電控泵一管一閥一嘴燃油噴射系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、原理及特點作出較為 詳盡的分析。明確其系統(tǒng)模型的各個主要組成部分。 ２、根據(jù)系統(tǒng)模型的各個組成部分，通過適當?shù)暮喕僭O，在ＨＹＤＳＩＭ 軟件下建立電控泵一管一閥一嘴燃油噴射系統(tǒng)的仿真模型。

３、根據(jù)系統(tǒng)需要，選擇適當型號的電磁閥，分析電磁閥的結(jié)構(gòu)特點，
建立電磁閥的數(shù)學模型，并用Ｓｉｍｕｌｉｎｋ對其進行仿真研究。分析影響電磁 閥ｎ向應特性的因素，電磁閥啟閉時刻對噴射性能的影響及其與噴射系統(tǒng)的 匹配計算分析。 ４、對燃油噴射系統(tǒng)進行仿真計算，分析仿真結(jié)果，優(yōu)化燃油系統(tǒng)的關 鍵性結(jié)構(gòu)參數(shù)。

哈爾濱Ｉ：樣人學碩｛．學他論文

第２章電控燃油噴射系統(tǒng)的物理及數(shù)學模型
２。１電控燃油噴射系統(tǒng)的選擇
根據(jù)我國柴油機發(fā)展的特點．以及固外研制電控噴油系統(tǒng)的方法和經(jīng) 驗，選擇電控泵一管一閥一嘴系統(tǒng)作為設計系統(tǒng)。在傳統(tǒng)的機械控制式泵 一管一嘴系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)基礎上，取消噴油泵柱摩螺旋線和齒條拉桿，只在高 壓油路中直接引入一個快速電磁閥，來控制燃油的噴射定時和噴油量�？� 速電磁閥設置存高壓油泵與噴嘴ｆｕＪ的高壓油管中，起到一個溢油口的作用。 當柱塞泵油時，若電磁閥無電丌啟，則溢油口也打玎，這時高壓油泵內(nèi)的 燃油壓力無明顯上升，燃油經(jīng)溢油口流出，針閥處于關閉狀態(tài)；當需要噴 油時，電磁閥通電吸合，溢油口被關閉．燃油壓力迅速升高，針閥打．丌， 向缸內(nèi)噴油。若要停止噴油，則電磁閥斷電丌啟，使高壓油管中的壓力急 速下降，針閥落座，噴油即刻停止。電磁閥的通電、斷電時刻，控制了噴 油定時和噴油量。如圖２．１所示。

圖２．１電控燃油噴射系統(tǒng)方案

哈爾濱ｌ：稗人２≯碩十學位論文

２．２系統(tǒng)的工作原理
應用電磁閥直接溢流調(diào)節(jié)方法改造傳統(tǒng)泵噴嘴時，電磁閥安裝位置只 有一種選擇，就是像傳統(tǒng)的機械溢流調(diào)節(jié)機構(gòu)一樣，與柱塞和噴嘴組件結(jié) 合在一起。這種結(jié)合除了提高控制噴油定時和噴油量的控制靈活性以外， 顯然不可能對傳統(tǒng)泵噴嘴系統(tǒng)的固有機液特性進行革新。但是，當把電磁 閥直接溢流調(diào)節(jié)原理應用于傳統(tǒng)泵一管一嘴系統(tǒng)時，情況卻大不相同，首 先，在傳統(tǒng)噴油泵中，柱塞同時承擔供油加壓和調(diào)節(jié)供油最兩大功能，它 們在結(jié)構(gòu)上是分不丌的，但采用電磁閥溢流調(diào)節(jié)作用后，柱塞只承擔供油 加壓功能，而供油量的調(diào)節(jié)任務則由電磁閥單獨執(zhí)行，故供油與調(diào)節(jié)機構(gòu) 在結(jié)構(gòu)上得以分離丌來，成為兩個相對獨立的機構(gòu)。事實上，對于直列泵 而言＋，這樣的設計也是必須的，因為每缸設置一個電磁閥必將受到油泵結(jié) 構(gòu)空間的限制““。因此我們可把電磁閥作為一個獨立部件移到泵外，放置 在油泵和油嘴之間的某一特定位置。從而構(gòu)成了如圖２．１所示的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。 這一變革顯而易見的優(yōu)點是傳統(tǒng)油泵結(jié)構(gòu)的簡化和強化。油泵不僅沒有因 增設電磁閥而復雜化，而且還因此取消了傳統(tǒng)的齒條齒卡１：、螺旋槽而簡化， 這將使高壓供油能力大大加強。這種變革的重要意義在于如果進一步為控 制閥在噴嘴和油泵之側(cè)選擇一個最佳位置，那么，傳統(tǒng)泵一管一嘴中的壓 力波傳播模式將被打破，噴射特性將得到改善。 ｌ、初期噴射調(diào)節(jié) 當杜塞上升時，電磁閥處于丌啟狀態(tài)，燃油從電磁閥口高速瀉流，當 電磁閥快速關閉時，它將引起一個油錘壓力波，此壓力波同時朝油泵和油 嘴傳播，當下行壓力波到達噴嘴時，如果其壓力高于起噴壓力，貝Ｕ噴嘴打 丌。而一Ｌ行壓力波到達油泵時，它與油泵提供的壓力波相疊加，然后，再 往噴嘴方向傳播，形成主供油波。因為在首先到達噴嘴的“油錘”壓力波 與遲后到達的主供油波之ｌ’白Ｊ，噴射能量有限，故形成了低速率的初始噴油 段。 ２、主噴射過程 這～階段噴射是由來自油泵主供油壓力波產(chǎn)乍的，完全由供油率控制。

出于新系統(tǒng)中油泵的簡化與強化，故可通過￡與輪和柱塞的沒計達到理想的
高毛噴速率。 ３、噴射切斷調(diào)節(jié)

哈爾濱１：料人學碩十學何論文

傳緩泵一管一嘴系統(tǒng)是由柱豢溢流概構(gòu)與｝｛ｊ滴閥共同束調(diào)節(jié)噴射切斷 過程的““。而在新系統(tǒng)中，它是在電磁溢流閥的控制下完成的。當電磁閥 快速打玎時，高壓燃油與低壓燃油直接相通，高速泄流。藤且由于電控閥 溢流位置比傳統(tǒng)柱塞溢流位置離噴嘴更近，因此，噴射被迅速終止，‘實現(xiàn) 了所謂的“高壓切斷”。應當注意的是，如果僅僅是快速切斷，燃油可以

降至《零壓以下，滋現(xiàn)空穴。值得慶幸的是，窀磁閥打玎雩ｌ起的減逐波傳到
油泵需要時間。在這一段滯后期，控制閥處燃油壓力雖然在迅速下降，但 漣泵供漶過程仍在繼續(xù)。這一壓力波對高壓卸載過程起到了緩沖作耀。雖 然在丌始卸壓時由于電磁閥口兩邊過大的壓差使湘管壓力迅速下降，但當 腿差逐步減少時，供油壓力波的緩沖作用愈加明顯，從而形成“先急后緩” 輯理想卸載特性。 由上述系統(tǒng)原理可以得知，該系統(tǒng)具有很多優(yōu)點：第一，它能產(chǎn)，￡特

殊妻勺低初始噴油率調(diào)節(jié)功戇。這種功熊是電擰泵噴嘴系統(tǒng)所望塵葵及的。
第二，它消除了傳統(tǒng)泵一管一嘴系統(tǒng)中的有害壓力振蕩，大大降低了二次

噴射和不規(guī)則噴射發(fā)生的機率。同時又因油泵簡化與強化，使供油能力提
高。赦它的高壓噴射麓力可以與電控噴嘴媲美。第三，它蕻有良好的適應 性。首先是結(jié)構(gòu)適應性，即它能比電控噴嘴更好的與發(fā)動機整機匹配，安 裝性極好，驅(qū)動性十分簡單，也正是由于這～點，它的總裁本斃電控泵噴 嘴系統(tǒng)低。此外，它還具有性能的適應性，即它具有一種比電控泵噴嘴更 “軟”的機液特性，更能適應大的轉(zhuǎn)速和負載范圍川。 由以上對電控泵一管一閥一嘴燃油噴射‘系統(tǒng)噴射過程工作原理的描述 可以看出，與傳統(tǒng)泵一管～嘴系統(tǒng)燃油噴射的模擬計算相比，這種時間控

制式的電掇燃漓噴射模擬除包括機械、液力過程外，還增蕊ｌ了電、磁蘧大
部分，而且主油路與主方程較之單管系統(tǒng)緩復雜得多，難度也大大增加了， 疑體表現(xiàn)在以下幾個方蕊： ｌ、高壓系統(tǒng)肉壓力波傳播模式增多。睡ｌ于電磁閥的存在ｊ高壓滴路變 為三管聯(lián)接模式“”，壓力波在其中的傳播遠較傳統(tǒng)泵一管～嘴系統(tǒng)單管中 麴壓力波傳播復雜，因此，燃油流動的豐控別方程數(shù)增翻。 ２、控制噴油過程的主動邊界增加。油粲控制供油速率，電磁閥控制噴 漆過程。 ３、電磁計算的雩｜入大大增加了計算難度。由于離速強力電磁閥是控制
．

噴油的核心部件，因此其丌關特性模擬的好壞直接影響到整個噴射過程模
８

哈爾濱Ｉ．槲人學碩十’’｝：１．ｆ７：論文
ｉ： ｉ．．．．．．． Ｉｉｉｉｉｉｌ
ＩｌｌＩＩＩＩＩＩＩＩ ＩＩｉ．ｉ

一——Ｉ—Ｉ—ＩＩｌｌ…一—ＩＩＩＩＩ—ＩＩＩＩ；ＩＩ；ｉｉ；

擬的準確性。僵閑酶這方面的工作還不穰完善。 ４、離低壓系統(tǒng)耦合。由于燃油噴射原理改變，噴油定時和噴油毽完全

由電磁潤控制實現(xiàn)，因此除噴油過程外，其余二個工作過程中，高、低壓
油路都怒相通的。高、低壓油路的壓力波動會相瓦影響：

２。３系統(tǒng)的數(shù)學模型
通過ｄ，Ｊ．麗的理論分析可知，一方面，電控泵一管一閥一嘴燃油噴射系 統(tǒng)函噴濁泵、高壓灌管、電磁闕以及噴浦器組成，閱此完整豹數(shù)學模型毒曩

應地有四個模塊；另一方面，電挖燃油噴射過程的模擬還存在機械、液力、
電、磁四個部分相耦合的情況，因此每一模塊又可分解為數(shù)個子模塊。 在這罩，將就除電磁閥以外的模塊進行分析，啦ｌ磁閥部分將在第四章 進行詳細說明。

２．３．１凸輪模塊
凸輪型線是影昀噴油特性的重要因素，出于泵腔壓力很大程度上取決 于噴射階段的柱塞速度，所以由凸輪型線決定的凸輪速度特性就非常萋要：
特別是供油丌始和供油結(jié)束點對應的速度碟ｊ線更重要，對了解噴油嘴的噴

油過程有決定性意義ｍｔ。ＰＡ６Ｂ燃潮系統(tǒng)的凸輪犁線采用復合正弦拋物線凸
輪型線。其凸輪的運動規(guī)律分為以下幾段函數(shù)：第…段ｉＦ加速度段，采用

二分之一波的短瘸期大振ｌ隔的矛弦函數(shù)；第二翻第三段分鬟嗣烈分之一波
幣弦函數(shù)和拋物線函數(shù)相銜接，構(gòu)成負加速段。緩沖段用余弦函數(shù)過渡。 備段方程如下： １、余弦型緩沖段（加速度線型為余弦）

島?＝％【１�。蟆蓝剩�

（２—１）

。

等２‰意ｓｉｎ（蠢妒） 等釧去）２ｃｏｓ（蠢諺
２、第～工侮區(qū)段（半波證弦ｊＦ妻｛３速段），存哦蕊夠≤巾。區(qū)翔：

（２嘲 》ｔ３）

９

；；－
?

噲爾濱１：糕人卷ｊ－碩士學能論文
ｍ＇＇；ｉ［［［ｉ
ｌｌ ．．．．．．．ｉ ｉｌｌ ＩｌｌＵ ＩＩＩＩ

Ｉ黼；ｉ；；；裔茹

％?＝”ｑ?（ｑ，－００Ｍｊ，＿ｓｉｎ‘≤≥‘伊－－００）】（２－４）

３、第二工作區(qū)段（四分之一波詎弦負加速段），在◇；≤鯁篷◇！區(qū)問：

ｈ＃２－＇－‰Ｆ＋詠妒∞１）十ＣＴ２：Ｓｉｎｆ志（伊∞Ｉ）】（２１）
等嗎峨≤與鯔【翥焉曠蚴】睜８） 等～吲纛≥】２ｓｉｎ【忝‰（妒∞１）】浯９）
島．３＝紅．２，，＋Ｃ｛ｌ（◇３一緲）４－－Ｃ：１２（◇３一伊）２＋Ｇｊ
（２～１０）

等砥也上０，－００ ｃ？ｓ【矗（舢棚協(xié)５） 爭％ｆ矗炳科矗（矽－００）ｊ浯６）

４、第三工作區(qū)段（拋物線負加速段），在中！≤仍≤ｍ，區(qū)｜’日Ｊ：

等卅（－３ｌ（國ｊ刊、２ｑ０３－）

（２訓）
》１２）

警《２ｑ０３－ｑ’）２＿２Ｇ：

上面１ ２個公式中有７個待定系數(shù)（ｊ”（：２、（’’。、Ｇ：、Ｇ，、Ｇ：、Ｇ，。 這些系數(shù)可以根據(jù)凸輪運動娥律的連續(xù)性來確定，即在各個工作區(qū)段交點 處，按前后段公式計算出的升程、幾何速度、幾何加速度必須相等。掘此 得到下到方程：

Ｇ一‘中－一西。）＋（之?‘￥：－，０，）＋Ｇｚ：Ｇ，一％‘ｍａｘ＝ｏ
二２（０２一◇，）

（２～１３）

Ｃ軸－（７沁矗咄；上２００卸＋（２－１４） ¨ｑ。矗＿％＿
（－。（◇，一①：）４一Ｇ：（ａ），一中：）２十?ｃ，＝６

＝０’（２－Ｉ ５）

Ｇ：（高］２一ｔ２Ｇ；ｔ由，一◇：，２—２（ｊ：＝９
解得：

．Ｇ一一４Ｇ，（￥，～◇�。场玻牵玻▏�，一轡，）＝ｏ一

（２～１６） ｅ２～ｔ？， （２～１８）

哈爾濱Ｉ：稃人學顴＋學侮淪艾
．．．．．ｉ，，ｉ，１，１１１［ ｉ＂

；１

ＩＩＩＩ

ＩＩ

Ｉ］－－－ｉ

ＩＩＩＩＩＩＩＩＩＩＩＩＩ釜；；；；；ｉｉ茹赫ｉｉ；；；ｉ；盞茹茹薔；；ｉ；；；茹
＃ 、

∥叫

ｌｌ

墨磊 鱉吩～根

‰
＋

Ｋ

，一

一

Ｐ

一《

一■ 一一趣
－

＿，Ｉ ｝

（ｊ斗；一詈］
Ｃ２ｌ＝Ｇ２顫 Ｇ２＝（：２ｋ｝

（中ｌ一◇ｏ）

（ｊｔ＝Ｇｚ麗１－Ｚ
Ｃ３２＝早
壘（ｊ�！郑啊�

（２—１９）

Ｇ３＝Ｇ２ｋ２

妒８ｚ（摯）２
睜５＋６Ｚ、＇Ｏ。一蚶 乜�！撸桑ǎ穑┮虎伲� 乜。華（ｍ，一ｍ：）Ｊ
’

（２～２０）

Ｋｌ＝ｋ｝＋｜ｊ｝２（◇２一◇１）
ｌ ｛ ０、

２

ｌ，

好ｋ３＋４Ｚ（半）
．

另外需要對負加速度段進行限制：

垃：垡２塹ｉ／：堡笙２：一：ｚ＜１ ＱｒⅦｄ２ｈ∞１０ ｄ礦
。２

（２－２１） （２—２２）

即 式中：巾，

…～

６Ｇ，《◇，一◇�。惨唬ǎ保牵玻剑�

相應工作區(qū)段終點的凸輪總轉(zhuǎn)角（ｆ＝１，２、３…）（兒

不在三角函數(shù)符號內(nèi)的都用弧度計算）；

島護島餌 島。、‰，．

…一 …～

分別為榻應區(qū)段終點、起點柱塞拜程；
分別為相戍區(qū)段桂塞升程和緩沖段升程。

哈灸：演ｌ：群人學頸士學傳論文

２．３。２噴油泵的基本方程
在該系統(tǒng)中，噴油泵柱塞取消了螺旋槽以及齒條拉窄Ｉ：，噴油泵的基本
方程如Ｆ： １、控塞腔的連續(xù)－８程：

．辦?爭誓警一厶警一嘶㈨莎，以ｈ％魄）仨（肛黝卸
（２－２３）

式中奠＝｛！｜ｌ乏三竺為燃油流經(jīng)進出油孔時的流動方向判別系數(shù)， ｓ：＝｛∑１只Ｐｐ＞＞只Ｐａ，為燃油流經(jīng)進如油閥時的流動方向判別系數(shù)，而．疋（ｘ）為進
油孔流通面積，是柱塞升程ｈ的函數(shù)，如陶２．２所示：

＜■－

∥

隧 ｏ／
（２－２４）
‰ｓ聹一‰＜ｚ‰

圖２。２進油孔流通面積簡圖
‘

ｌ�！保保保恚剑罚蚵裕琛埽瑁�
ｌ
ｓ片：

．￡ｅｘ，＝｛’厶一；＿＿囂‰三二二霉？２‰
１
秒ｈ一‰２ ２仫
Ｓｑ
２

ｓ（ＨＢ—ｓⅪ惴

（２－２５）

式扎．‘
ｄｔ

柱塞橫截面積（ｅｍ：’）： 計算步長（ｍｓ）； 柱塞腔容積（ｃｍ。）； 柱塞腔燃油壓力（ｂａｒ）： 燃油中的音速（ｃｍ／ｓ）；

■

０
ｄ

哈爾濱ｌ：捌人學碩十學位論文
ｐ

…一

燃油密度（ｋｇ?ｓｊ／ｃｍ‘）；

２、柱塞的運動方程
。

式中：ｈ。
門，，

～～ 一一 一一

盟：６‰盟 ｄｔ
ｊ

（２—２６）

ｄ西

柱塞升程（Ｃｌｌｌ）： 油泵的轉(zhuǎn)速（ｒ．Ｐ．ｍ）； 油泵的凸輪轉(zhuǎn)角（。）。

≯

２．３．３高壓油管的基本方程
高壓油管的計算應用一維流動的納維埃?斯托克斯方程。為了簡化假

定粘性阻力與流速成幣比，以取代粘性項∥蕓。層流時，阻力系數(shù)Ｋ為 ０ｘ—
ａ，。

ａ２．。

常數(shù)，紊流和過度流中Ｋ均隨流速變化。而遷徙項“娑在計算中可以忽略。
０ｘ

討論一個以音速運動的坐標系時，遷徙項和慣性項之比是

“塑，絲≈—ｕ（Ａｕ—／△ｘ）／
ａｘ

式中：“

…一

高壓油管內(nèi)燃油流速（ｃｍ／ｓ）。

“一——≈一＝Ⅳ一＝一
：Ⅳ竺：蘭
Ａｘ

（２—２７） ＬＺ一么ｆ，

ａｔ

Ａｕ／△，

ａ

當燃油平均流速材≤３０ｍ／ｓ，Ｏ≈１４００ ｍ／ｓ時，其比值不超過３％。因此

該遷移項可以忽略，高壓油管一維可壓縮不穩(wěn)定流動的控制方程可簡化為：
十

印 ｐ尼
＝０ ．一

印一況孔一出

》薔 砒％÷叩
摹一西

式中：Ｐ‘～～

高壓油管內(nèi)燃油壓力（ｂａｒ＇）。

將管長為Ｌ的高壓油管沿著燃油流動方向分成ｎ等份，并且使得

ｄｘ＝Ｌ／１＂ｉ＝ａ．ｄｔ，則油管的邊界點為點ｌ（Ｘ＝１）和點ｎ＋１（ｘ。。＝Ｌ），當管中
出現(xiàn)一維不定常流時，管中任意點、任意時刻都可能有左右兩個方向傳來 的壓力單波到達，而根據(jù)高壓油管速度波的傳播原理，油管任意一點 ｉ（五＝（，一１）?Ｌ／珂）的右左行速度波大小為：
“

ＯＭ 忙 ‘

ｌＩ “

ｆ 一

．；¨ｑ

㈣
２ —２ ９

“

Ｏ

Ｍ仁

＝ Ⅳ
‘

／●＼／Ｌ ， 十

一

一一日■一口

、Ｊ

￡一口

ＩＩ

～

¨

；；ｉ；薯赫赫莓；；；；；茹．．．．．．ｉｍｌ

哈磊：滾ｌ：氍人學碩士’學位論文
ｉｉ ＩＩＩＩ Ｉ．．．．．．．．ｉ，ｉｉｉｉ Ｉ＇＂ｉ，，，＿ ｉｉ

—Ｉ∞ＩＩ

嗣理，壓力波大小為： 最 只
ｌｌ
Ｉ竺

＆ｐ 一
只“ ＋

越強∽ ２
—

３Ｏ

《霆“堆 括

ＩＩ

墨一口ｔ一酲

一

￡一野

遣

ｂ

油管在ｉ點的壓力和速度為：

Ｐ（ｔ）＝Ｐｏ＋最（，）十ｅ（，）

ｕ（ｉ）＝“什（ｚ）＋＂，（，）＝二【顫（，）一０．（，）】
ａｐ

ｌ

（２一：；１）
‘．

在實際計算中，將偏微分方程轉(zhuǎn)化為常微分方程，采蔫特征線法可得：

矗ｐ渤＋矗Ｐ＋２ｋＹｑｐｕｄｔ。０
不。
３
● ｌ

（２—３２）

其中Ａ＝ｄｘ／ｄｔ＝±臼，是兩組斜率為一１／（，，ｌ／ａ的特征線，如圖２．３所

習

１ ｒ

ｌ

／＼
血 血
』

２

～

ｉ－１

ｉ

ｉ＋ｌ

圖２。３特征線法示意圖 故可得管內(nèi)第ｉ節(jié)點，＋越時刻的狀念，見公式（２－３３）、（２—３４）。

Ｐ批＆＝去【∥一ｌ＋ｐｆ＋ｌ＋墳尹＜嘭一ｌ一畋１）－ａｐＡｔ（ｋｆ＿ｌ掰；一ｌ一致ｌＵ川Ｉ ｔ）】
二

《２～３３）
（２—３４）

掰，＋加：叢＝�。襟啵�！±１２１垡二！±垡�。�！二竺坐！！型＝！型＝！±��！』！！堡！��！
２ａｐ（１十是：“”Ａｔ）

而邊界點的計算則需與邊界方程聯(lián)立求解。 粘性阻力系數(shù)ｋ幽燃油流速確定，

；；赫赫；；；；；盞茹笛；；；；ｉ；謄Ｉ

哈爾濱｝‘程人學碩＋學位論文 ＩＩ——
ＩＩＩＩＩＩＩ—［—Ｉ

Ｉ————————Ｉ——Ｉ—Ｉ—Ｉ—Ｉ———Ｉ—————Ｉｌ；ｌｌ；；；；蔫；箏；

ｋ＝

。．。。。。４７６ 端
．

１６ｖｕ：

ｚ…４

Ｒ，＜２３２０
（２—３５）

２．．，２０《Ｒ。，＜４０００

叫唰７等瞥
式中，雷諾數(shù)Ｒ，：絲墮，
１，

墨．＞４０００

１２

ｄ
ｖ

…一 …一一 …一

ｔ時刻燃油平均流速（ｃｍ／ｓ）；
油管內(nèi)徑（ｃｍ）； 燃油運動粘度（ｔｉｎ：／ｓ）。

當柴、漓為連續(xù)介質(zhì)時，其彈性模量和密度近似等予常數(shù)，一般�。�
Ｐ＝０．８３ｘ

１０‘’堙／ｍ’

Ｅ：１．６ｘｌｏ＂Ｎ｜ｍ２

亡

ａ０４１：魚『．＝＾ｆ一２ １４００ｍ／１Ｓ
．２．３．４噴嘴端的基本方程
ｌ、針閥腔中的連續(xù)方程

石１

ｙ。ｉａｌ＇．＝礬咆．‘警咆硝巾掃恥珞ｌ∽３６）
ｃｌ燃油流經(jīng)針閥座而時

式懶＝”器≯和｛：是＞＜≯Ｐｊ
的流動方向判別系數(shù)。 式巾：礦，

…一～ 噴嘴腔容積（ｃｍｌ）； 置 …一 噴嘴腔簇力（ｂａｒ）： ｔ …一 針閥承壓面積（ｃｎｌ２）： …一 針閥座麗流量系數(shù)； ∥。 ｙ�！灰会橀y嗣＋程（ｃｍ）； ～… 壓力肇壓力（ｂａｒ）： 尸，。 …～ 針閥座恧有效流通麗橛（ｃｍ：）。 廠（ｙ。）

哈爾濱Ｉ：群人學碩一卜學傳論文

２、針閥的運動方程

式中：所。 。磊

…～ …～

致?lián)础叮穑何⒍腙賴崱镀郏H￡去
針閥組件的運動質(zhì)量（ｋｇ）； 壓力室橫截面積（ｃｍ�。�
’

》㈣

３、疆力室中的連續(xù)性方程

式中：∥。．

…～ 一～

釩㈣咖刊锨，＿掃匕小警警浯３８）
噴孑Ｌ流量系數(shù)； 噴孔總面積（ｃ辨？）；

．‘。

４、噴油率方程

式中：９

…～

言。黥，ｍ’蚓匕一只ｌ 等魄州弛叫
噴油量（ｃｍ３）。
‘

‘

浯㈣ 銘弋∞

２。４本章小結(jié)

本章確定了電控燃油噴射系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式鴦電控泵一管一閥一嘴系 統(tǒng)，在傳統(tǒng)的機械控制式泵一管一嘴系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)基礎上，取消噴油泵柱塞 螺旋線和齒條拉桿，在高壓油路中直接引入一個快速電磁閥。根據(jù)系統(tǒng)的
具體結(jié)構(gòu)形式麓明了系統(tǒng)的工作原瑗，分極了各系統(tǒng)部件的基本方程。

１６

；ｍｌ—Ｉ

哈爾濱Ｉｊ程人學碩十學何論文
ｉ；—；———ｉ；ＩＩ；Ｉ；—；——一；；—————————Ｉ—Ｉ—ＩＩｌｌ——————ＩＩ————Ｉ

ｉ；————————————————————Ｉ——————————一

●

第

章電控燃油噴射系統(tǒng)的仿真模型

３．１仿真軟件ＨＹＤＳ Ｉ Ｍ簡介
在柴油機噴射過程的模擬計算和研究中，如果采用傳統(tǒng)的燃油系統(tǒng)噴 射過程模擬計算方法，必須首先將噴油系統(tǒng)整體細分成各個微元，然后根 據(jù)能量守恒方程用歐拉算法或有限單元法對每個微元采用空ｌ’Ｂｊ積分形式的 流體力學公式分別建立封閉方程組，直接編制程序進行計算，工作量非常 大…。。更主要的問題是無法實現(xiàn)不同結(jié)構(gòu)偉置的燃油系統(tǒng)程序的共享。

本文采用奧地利ＡＶＬ公司開發(fā)的專業(yè)的液壓模擬計算軟件ＨＹＤＳＩＭ進行
建模計算。該軟件是一個基于流體動力學理論和多體振動力理論的專門用 柬進行液壓噴射系統(tǒng)的模擬計算分析軟件。 ＨＹＤＳＩＭ軟件采用模塊化的方式建立計算模型，按結(jié)構(gòu)和功能的不同， ＨＹＤＩＩＭ軟件有１５個功能組元：邊界組、凸輪組、剛性質(zhì)量組、活塞組、 容積組、油管組、泵油元件組、閥組、分流元件組、節(jié)流元件組、控制元 件組、壓電激勵組、流量孔組、噴油嘴組和針閥組。存每個組元中，還可 以根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)特點以及功能上的差別選擇不同的元件。功能組中的各 個元件都有輸入和輸出參數(shù)表，并可對輸入輸出表進行修正。各種元件之 間的連接可以有三種方式，有液壓連接，機械連接，還有特殊連接。利用 這些元件，用戶可以根據(jù)自己的實際系統(tǒng)，靈活搭建各種計算模型。ＨＹＤＳＩＭ 軟件采用人機交互方式建模，操作靈活方便，界面友好，功能強大，參數(shù) 輸入、編輯簡唯方便。ＨＹＤｓＩｊｌ６軟件還有強大的后處理功能，’能對討’算結(jié)果

按照用戶要求生成各種曲線圖表以及提供純文本格式的輸出結(jié)果文件…，。

３．２電控泵一管一閥一嘴燃油噴射系統(tǒng)的Ｈｙｄｓ ｉ ｍ模型
３．２．１系統(tǒng)在Ｈｙｄｓ ｉｍ軟件環(huán)境下的模型描述
電控泵一管一閥～嘴燃油噴射系統(tǒng)的Ｈｙｄｓｉｍ模型包括以下幾個組成 部分：噴油泵、高壓油管、電磁閥、噴油器，如圖３．Ｊ所示。
，

哈爾濱１‘種人學碩’｛“半吖奇淪文

在噴油泵部分，本系統(tǒng)的噴油泵仍然采用凸輪驅(qū)動的方式。構(gòu)成噴油 泵部分的主要元件包括凸輪、泵體、體積，考慮劍杜塞偶件的泄漏還添加 了一個柱塞泄漏單元及邊界條件泄油背壓。與傳統(tǒng)的機械控制式噴油泵相 比較，電控系統(tǒng)中的噴油泵由于取消了出油閥、齒桿、齒條、螺旋槽、進 回油孔，結(jié)構(gòu)變的相對簡單。
高壓油管由兩部分組成，分別起連接噴油泵與電磁閥的作用和連接電

磁閥與噴油器的作用。這樣安排可以較好的控制壓力波在油路內(nèi)的傳播，
保證良好的噴油特性。 在電磁閥部分，由于采用時間控制的控制方式，且僅對燃油噴射系統(tǒng)

中的油路進行仿真，因此電磁閥可以簡單的視為由時ｆＮＪ控制流通截面積的

哈；ｌ：濱｝：揮人學碩＋學侮論文
；；；茹黼ｉｉｉ；ｉ；嵩赫赫ｉ；；ｉ；；Ｉ————————Ｉ—————————Ｉ—一————ｉ茹Ｉ—————————Ｉ Ｉ—Ｉ———————————————Ｉ；茹；

理想元件。主要組成元件有：時問控制閥（Ｓｗｉｔｃｈ Ｖａｌｖｅ）、容積（Ｖｏｌｕｍｅ）、

泄漏（Ｌｅａｋａｇｅ）和為了能在噴油開始脅在油路內(nèi)建立～定的油壓而設置的
節(jié)流單元（Ｌｅａｋａｇｅ）。 在噴油器部分，噴嘴內(nèi)的油道可以簡單的視為一個管單元（Ｌｉｎｅ）。噴 油器部分的主要組成元｛孛有：噴嘴（Ｎｏｚｚｌ ｅ）、針閥（Ｎｅｅｄｌｅ）、泄漏 （Ｌｅａｋａｇｅ）、容積（Ｖｏｌｕｍｅ）、管（Ｌｉｎｅ）、缸內(nèi)邊界條件和針閥邊界條件。

３。２．２模型中主要單元的選擇
１、邊界條件

Ｈｙｄｓｉｍ中提供了四種可供選擇的邊界條｛牛，分鬟是：簽力、流量、視
械和機械液力混合邊界條件。

本模型中有三處用到邊界條件。噴油泵部分的柱塞泄漏背壓用到～個 壓力邊界條件，電磁閥部分的溢流背壓也用到了壓力邊界條件，噴油器部 分的針閥邊界條件是一個機械液力混合的邊界條件，用來設定噴嘴泄漏壓
力和針閥彈簧預緊力。 ２、油管 Ｈｙｄｓｉｍ中提供了五種可供選擇的管元件，分愛是：達郎《蠡特管（Ｄ’
Ａ１ ｅｍｂｅｒｔ Ｌｉ Ｌｉ

ｎｅ）、特征線管（Ｃｈａｒａｃｔｅｒｊ

Ｓｔ

ｉ

ＣＳ

Ｌｊ

ｎｅ）、古德諾夫管（Ｏｏｄｕｎｏｖ

ｒｌｅ）、麥克馬克管（ＭａｃＣｏｒｍａｃｋ Ｌｉｎｅ）。其控制方程的復雜程度幽低到離，

求解時悶由短到長，計算精度也逐漸增高。 本模型中有兩處用到管元件�！幨请姶砰y自訂后的高壓油管，另一處

是噴油器內(nèi)的油道，這兩者都需要用管元件進行模擬。雖然麥克馬克管的 計鱗精度最高，但由于它主要用來模擬氣相、液相兩相混合體，而模型中
．的高壓油管和噴油器內(nèi)的油道中流動的都只有單一的液體，所以不能使用 麥競馬克管。考慮到計算精度的閥題并綜合求解時悶的因素怎決定選用吉

德諾夫管模型。這種管的計算方法是有限體積法，這魁計算精度最好對實
際情況摸擬最真實的一個管模型，在現(xiàn)有的設備條｛牛下，萁求解時間也不 會太長。 ３、容積

Ｈｙｄｓｉｍ中提供了三種可供選擇豹容積元件，分別是：標準容積
（Ｓｔａｎｄａｒｄ
Ｖｏｌ

ｕｍｅ）、彈性容積（Ｃｏｍｐｌ

ｊ

ａｎｔ

Ｖｏｌ

ｕｍｅ）和兩相容積（Ｔｗｏ－Ｐｈａｓｅ

Ｖｏｌｕｍｅ）。其中，標準容積的腔壁是閼ｌ性的，容較大小不會因為腔內(nèi)壓力增

哈爾濱ｌ�？迫藢W碩十學位論文

大而膨脹，而彈性容積的腔壁是彈性的，容積大小會因受到腔內(nèi)壓力的影
響而改變。兩相容積用于模擬腔內(nèi)流動物質(zhì)為氣液兩十Ｈ混合物的狀念�！�

本模型中有三處用到容積元件，分別是噴油泵部分的柱塞腔、電磁閥
腔ｉｎ ｎ￥．嘴腔。‘由于在實際情況中，這些部件都采用內(nèi)壁剛性非常大的材料， 壓力的變化對其形變的影響非常小，腔內(nèi)流動的又都是液體柴油，所以選 用標準容積即可。
‘

４、其他元件 邊界條件、油管、容積這些關鍵元件確定之后，其他元件根據(jù)實際物

理元件的具體結(jié)構(gòu)就比較容易確定了。
凸輪選擇Ｃａｍ Ｐｒｏｆｉｌｅ元件。柱塞選擇Ｐｌｕｎｇｅｒ元件。泄露只有唯一 的Ａｎｎｕｌａｒ Ｇａｐ元件可供選擇。電磁閥選擇Ｓｗｉｔｃｈ Ｖａｌｖｅ元件。溢流孔選 擇Ｏｒｉｆｉｃｅ下的Ｓｔａｎｄａｒｄ元件。針閥為單彈簧針閥，因此選擇Ｎｅｅｄｌｅ下 Ｓｔａｎｄａｒｄ（ｏｂｓｏｌ ｅｒｅ）元件。噴嘴部分采用帶有壓力室的噴嘴，選用Ｎｏｚｚｌ ｅ 下ＳＡＣ（Ｅｘｔｅｎｄｅｄ ｍｏｄｅｌ）元件，這種元件在計算時可以考慮到氣穴情況的
‘衰’擎，

３．２．３各單元之間連接方式的選擇
在噴油泵部分，實際的物理系統(tǒng)中凸輪與柱塞是通過滾輪直接接觸的 ¨”ｔ。雖然凸輪（包括凸輪軸在內(nèi)）、柱塞以及滾輪等不完全是剛性的，但是 由于其剛度都比較大，在供油過程中完全可以將其視做剛性體，因此凸輪 與柱塞之間采用Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ機械連接方式，并且陔機械連接的彈簧剛度選
擇一個非常大的值。柱塞與泄漏模塊之｜’日Ｊ采用Ｓｐｅｃｊａｌ連接，其他模塊之 ｆＢＪ使用ＨｙｄｒａｕｌｉＣ液力連接。 在噴油器部分，針閥與噴嘴之間采用Ｓｐｅｃｊａｌ連接，針閥與泄露模塊 之Ｉ＇ＢＪ也采用Ｓｐｅｃｉａｌ連接，針閥與針閥邊界條件之Ｉ＇ＨＪ使用Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ連接 方式，其余部分均采用ＨｙｄｒａｕｌｉＣ液力連接方式。

電磁閥和高壓油管部分均采用ｌｔｌｙｄｒａｕ】ｉｃ液力連接方式。

３．３仿真模型主要單元數(shù)學模型
下面對建模過程中將要用到的幾個重要功能組元的原理作一個簡單的
介紹：

哈爾濱ｌ：袢人學碩十‘學何論文

３．３．１凸輪單元基本數(shù)學方程

玉。（，一ｚ）一厶（√一衫）＋蘭屯（ｚ一】ｃ）一羔ｋ（ｘ—ｘ，）：藝Ｒ。一羔‰（３－１）
，－Ｉ ／＝ｌ ｉ＝１ ｔ＝ｌ

ｐｌ

／＝１

月．．

，，Ｉ

，，ｌ

∑ｋ。（／一ｙｊ）＋∑州Ｙ－－Ｙ１）＝∑圪，，十ｆ
，＝ｌ ，＝Ｉ ，＝Ｉ

（３－２）

，７Ｉ

，，，

“

∑ｋ．，（１４／一Ⅵｆ）＋∑七。（Ｗ－Ｗ，）＝∑Ｉ，，ｑ。
，＝Ｉ ，＝Ｉ ，＝Ｉ

（３－３）

式中：

一一 凸輪基圓圓心坐標； …～ 凸輪旋轉(zhuǎn)角度； ｆ、．， …一 分別為輸入端和輸出端； …～ 分別為阻尼系數(shù)和剛度系數(shù)； ｃ、忌 胛、， 一～ 分別為輸入輸出連接單元的個數(shù)；
ｘ、Ｙ Ｗ

Ｆ，、Ｚ．
Ｆ．

…～

為預緊力和預加的扭矩；
（３－４）

…一 ～一．

凸輪－Ｆ應力ｙ方向的分力： 正應力作用在凸輪上產(chǎn)生的扭矩：
Ｆ＂

ｆ．＝Ｆ。。，ｓｉｎ（ｆｌ ４－△∥）＝Ｃ ｔａｎ（，／／＋△∥）

式中：乃．。

‰＝‰”‰２麗ｘ＋△∥）（Ｒ１ｗｒ＋‰＋ｘ）ｓｉｎ∥

（３－５）

／

．

凸輪幾何圖形

圖：｛．３凸輪振動與扭轉(zhuǎn)變形示意圖

；；；；；；；；；；；；ｉ；；；ｉ些絲塑圣蘭壘壘三ｉ：至蘭ｉ導：何論文————Ｉ；ｉ
；；；；；；；；ｉ；；；；；；ｉ；；；；ｉｉｉ；；；；；ｉ；ｉ；；；；；；；

一

３．３．２柱塞單元基本數(shù)學方程

?

圖３．４杜塞機械模型

其運動控制方程為：

腳”＋ＣｏＸｒ＋ｋｏｘ＋∑ｃ，（Ｘｒ＿Ｆ）一∑Ｃ．Ｉ（ｚ’一ｘ：）＋∑尼，（ｘ－一）一
ｉ＝ｌ ／
¨

Ｊ；ｌ ，

１２Ｉ

（３－６）

∑ｋ，（Ｘ－－Ｘ，）＝一鼻，＋∑氣，一∑Ｒ．，一矗Ⅲ一‘。．，一Ｒ，。，
／＝１ Ｊ＝Ｉ ，２Ｉ

Ｆｈｍ＝ｏｐｍ。一ｐｍ—ｐ。｜?每《ｈ喵
式中：
ｍ

（３－７）

…一

柱塞質(zhì)量；

ｘ…一一坐標： …～ 分別為輸入輸出端連接單元； ：ｆ、， ｃ、ｋ …一 阻尼系數(shù)和剛度系數(shù)； ｃｏ、ｋ。 一一 柱塞彈簧的阻尼系數(shù)和剛度； 胛、， …一 輸入輸出連接單元的個數(shù)：

Ｆ．一一一預緊力；
‘Ｅ州 Ｅ。， ’只。。，

…一 一一 …～

液壓力； 庫倫摩擦力： 泄露造成的粘滯摩擦力；
２９

哈爾演Ｉ Ｗ人’７７頌十：。予：１市論文

Ｐ一只，。
Ｐ。。

…一

輸入輸出端壓力；

一一 凸輪腔壓力： ｄ咖ｗ…一柱塞直徑。
３．３．３容積單元基本數(shù)學方程
．“
。 。

ｖ

‰－
一
一

一～

垤，

］

＿兒．廠
．一一

ｔ

Ｖ ｔ．＾女’

Ｏｍ。？

圖３．５容積單元示意圖

ｐ砸，＝志ｔ善糾嘻“一私一羔／＝１爿，勘
礦（ｘ）：％～Ｌ Ａ，一＋圭彳＾
式中：Ｐ’（ｆ）

（３－８）

（３－９）

ｘ

…一 容積壓力對時Ｉ＇ＢＪ的微分； …一 真實容積： ｇ（ｘ） 一一一坐標； …～ 體積彈性模量； Ｅ …一一流量；
，
，

ｎＹ．－＝

…一一 …一

輸入端乖口輸出端：

’

輸入端和輸出端的個數(shù)：

”彳

…一橫截面積。

３．３．４泄漏單元基本數(shù)學方程

ｌ事弓磊”
蘭。洲‘／黜 ～
Ｌ—ｉ７—’蕊鬲－］”Ｄ。ｌ Ｄｂ
圖３．６環(huán)形泄漏示意圖

Ｑ，＿三節(jié)‘≯確＿扣凡舶抄知忡】＋陋㈣
砒飛）唔簧以（ｗ，，）Ｍ刪叫２）
接觸副上的黏性力計算公式：
Ｒ 尼
．

。‰叫嘲凡（‰他Ｍ，，一Ｒｂ）＋２ｎ＇ｐ萬麓¨％－－Ｖｐ）
式中：

（３—１ １）

‰一，＝萬心（‰一Ｐ一，）（Ｒ－－Ｒｐ）＋２ｎ＇／‘贏ｋＶ，（Ｖｈ－－Ｖｐ） …～
Ｒ、尺。
％、ｖ。 ％、Ｖ。

（３—１２）

活塞套內(nèi)徑和活塞直徑；

Ｐ，，，、Ｐ。，
∥

…～

一一 一一二 一一

活塞套和活塞速度； ’估鎣蕓利、佶基迷『筻； 活塞頭部和尾部壓力；

動力粘度； 泄露壞長度。

ｋ礦

一～

３．３．５油管單元基本數(shù)學方程

．壘＝ ０

卑口手

ｈＤｕｔ

圖３．７管單元幾何圖形

連續(xù)性方程： 動量守恒方程：

島＋（ｐｖ）。＝０
ｐｖ�。穑觯�。＋Ｐ。＝Ｒ

（３一１３） （３—１４）

式中：ｘ…一一 Ｖ…一一 ｐ…一一

流體流動方向； 速度： 壓力；
２４

哈爾濱ｌ：科人學碩十學何論丈

ｐ…一一 密度； Ｒ一一一摩擦力。
●

３．３．６溢流子Ｌ單元基本數(shù)學方程

： ＇ＥＰ

●

０
＾

０
●

＇

毒

喜
０

ｌ
ｉ
０

０

毒

莖
毒

一要召翟；８．蟹五一ｕ翟『ｌ基售

Ｙ

蓍
ｎｊ
。；
ｔ
●

．?≈

?ａ

圖３．８孔幾何Ｉ到形

正向流動
Ｑ＝

廄乒ｊ
‰２右一萬
。？一１＋氏＋
１
＃

（３一１５） （３—１６）

‰．２》

（３—１ ７）

反向流動

旺壓焉
厄，２蒼一萬
、，一１一‰一
１
２５

ｚⅢ２—詈一瓦

～１一‰ｌ＋１

（３一１８）

（３一１９） （３—２０）

哈爾濱ｌ：科人學碩十學何論文

藝ｂ

允ｍＩ

ｙ：監(jiān)一上
《。ｔ 鬈。

２菁

（３—２１）

（３－２２）

式中：

一一 體積流量： Ｐ＿…一壓力；
Ｑ

ｆ一～

阻力系數(shù)；

…一 表示幣方向和反方向： 下標ｉｎ、ｏｕｔ …一 表示入口和出口； 小標ｔｈｒ …一 表示節(jié)流孔喉處。
下標＋、一

３．３．７針閥單元基本數(shù)學方程

圖３．９單彈簧針閥
動量守恒方程：
，ｌ

，

ｎ

／

ｍｘ”＋∑ｃ肛７－－Ｘ１’）＋∑ｃ肛’一ｘ，’）＋∑尼肛一ｋ，）＿∑ｋ心一Ｘ，）＝
’＝‘ ７＝。 ’２’， ７２１．

（３—２３）

∑Ｒｌ一∑民。｜＋ＦｈⅢ，廣‰一ｍ廣氏廠Ｙ…叩一Ｆ。一Ｆ骶，

哈爾濱１：氍人寧：碩十‘子：何論文
‘

Ｅ…，，＝Ｆ。Ｊｌｌ。如＋％

（３—２４） （３—２５） （３—２６）

‘腑＝只，，（彳Ｍ－－．／１ｓ。，）＝尋縱醞『（，－ｄｏ
ｆ。，＝－兒ｚｐ�！洌�。，
式中：
。

…～ 針閥質(zhì)量； ｘ…一一位移：
聊

葉

ｃ、后

ｊ、Ｊ

…一 …～
…一

阻尼系數(shù)和剛度系數(shù)： 分別表示針閥頭部和尾部；

ｆ。ｈ。、�！�。， Ｐ—ｐ。．

凡俐…～摩擦力；
盛油漕內(nèi)壓力和蓄壓腔內(nèi)壓力：
針閥導套直徑和針‘閥底座直徑；

一～

針閥頭部液壓力、針閥尾部液壓力；

九眥、吐刪
矗，、昂， 吒。，
。

…一
…一

…～

針閥頭部和尾部機械連接的預緊力；
針閥關閉時擠壓流體產(chǎn)生的阻尼力：

‰、ｆ㈨

…一

針閥座和上部擋塊作用力。

３．３．８噴嘴單元基本數(shù)學方程

ＮｏｚｚＩｅ ＩｎｏｄｅＩ

ＮｏｚｚＩｅ
ｃｏｎｆｉｔｌｕ

ｒａＬｉｏｎ

圖３．１

０

ＳＡＣ噴嘴流體流動模型

根據(jù)伯努力方程，噴嘴流量：

哈爾濱ｌ：程人學碩十’學何論文
ＩＩＩＩＩｌｌ

Ｑ＝ｓｉｇｎ（ｐ，。一Ｐ。，，）

后而＠刪

’

Ａ ） ｓｉｎ ８２ ｄ “７ｔ３－２ 。，，：ｉＩ 。，，２ｉ７ｒｘｆＩ『ｆ—｛產(chǎn)（ｄ州，＋、。ｆ）

式中：晏。，『、專脅，、彘砒、
爿。，
西，，，
口。。

７ｒｘｆＩ，，ｉｎ旦！｛�。耍ǎ渲�，＋‘、。，） …一 為閥座、噴孔入口處和噴孔的流動阻力
系數(shù)；

一～ …～ 一～

閥座處最小流通截面積； 針閥升程： 針閥座面夾角：

Ｚ，曲、ｄ。刪

…一

噴孔處的座面直釋和針閥密封底徑。

３．４本章小結(jié)
本章根據(jù)電控泵一管一閥一嘴燃油噴射系統(tǒng)的原理及組成，運用 Ｈｙｄｓｉｍ軟件建立了仿真模型，闡述了模型中各主要單元的計算原理和挑選 依據(jù)，分析了各部分零件在實際系統(tǒng)中的接觸方式，為仿真模型各單元之
ｆＢＪ選擇了相應的連接方式。

哈爾濱Ｉ：剁人學碩十‘’≯何論文

第４章電磁閥的仿真計算
隨著柴油機電子控制技術的不斷發(fā)展，高速電磁閥已經(jīng)成為其不可或

缺的關鍵部件之一忙”。無論是單體泵，分配泵還是目自訂研究最熱門的供軌 式燃油噴射系統(tǒng)都離不丌高速電磁閥＂－。它直接影響了柴油機噴射系統(tǒng)的 噴油量、噴油定時等關鍵特性。電磁閥的工作狀念，尤其是它的快速響應 能力和強電磁作用力等性能直接影響電控燃油噴射系統(tǒng)的控制精度，進而
決定了柴油機的動力性、燃油經(jīng)濟性和排放物的生成…。

４．１電磁閥的結(jié)構(gòu)與原理
圖４．１為一種二位三通電磁閥的結(jié)構(gòu)示意圖，該電磁閥由電磁鐵，回位 彈簧，銜鐵，閥芯，閥體等構(gòu)成。電磁閥初始位置是常�。虻�，高壓燃油從入
口進入電磁閥，從出口和旁通泄油口流出，由于泄油口是打丌的，因此電磁 閥出口不能建立起很高的油壓。噴油時刻到來后，驅(qū)動電路給螺線圈電磁鐵 施加一驅(qū)動電流，電磁鐵產(chǎn)生電磁力克服回位彈簧的阻力，錐形閥芯向上運 動關閉泄油口，此時高壓燃油完全從出口進入噴油器）Ｔ始噴油；噴油結(jié)束時，

驅(qū)動電路切斷給螺線圈的電流，電磁力消失，閥芯在回位彈簧的作用下向下 運動，泄油口叉重新打丌，高壓燃油從泄油口流出，噴油結(jié)束…２。

¨∥＇ＹＯ

入

圖４．１電磁閥結(jié)構(gòu)示意圖

哈爾濱Ｉ：稗人學碩十予：付論文

４．２電磁閥的運動特性
高速丌關電磁閥的丌關速度是決定閥性能的主要標志””。電磁閥吸合
運動過程可分為兩個階段：吸合觸動時ｆＨＪ ｆ。和吸合運動時ｌ、日Ｊ，，ｎ １。是從線 圈得到電壓起到電流按指數(shù)曲線增至吸合電流為ｌ卜的過程，在此過程中銜 鐵尚未運動。這段時Ｉ’白Ｊ是由于電與磁的慣性引起的滯后時Ｉ’日Ｊ，‘取決于電磁

鐵的結(jié)構(gòu)、材料、線圈電壓、電感的大小和彈簧預緊力大小。進入，１階段 后，吸力大于預緊力，銜鐵丌始運動，電流變化規(guī)律就比較復雜：由于工 作氣隙在銜鐵運動過程中逐漸減小，使線圈電感逐漸增大并產(chǎn)生反電勢， 它與線圈自感電勢一起，共同阻止線圈電流的增長，致使線圈電流增大到
一定程度后不僅不再增大，反而有減小趨勢，直到銜鐵閉合，工作氣隙不 再變化，反電勢為零，電流按新的指數(shù)曲線上升至穩(wěn)態(tài)電流。這段時間取

決于閥芯所受的各種阻力。對于電磁閥的釋放過程，如果忽略磁導體中渦 流的影響，當線圈信號切除后，電流立即降為零，銜鐵隨即丌始運動，故
‘

其釋放觸動時間接近于零，遠較吸合觸動時ｌ’日Ｊ小”川。

４．３電磁閥鐵芯材料的選擇
電磁閥的鐵芯采用鐵磁性材料，不同的鐵磁性材料具有不同的磁化曲 線，其磁感應強度Ｂ與磁場強度Ⅳ的關系為Ｂ＝／ｔＨ．它對電磁閥的性能產(chǎn) 生重大的影響，因此必須根據(jù)電磁閥的設計與性能要求進行合理的選擇ｋ”。 表４．１和表４．２列出一些常用軟磁材料的主要特點、應用范圍和主要性能參 數(shù)。比較和分析這些參數(shù)，電工純鐵的極限磁感應強度很高，磁化曲線在 寬廣的范圍內(nèi)具有較高的磁導率，并且陔材料的冷加工性能良好，價格適 中，所以應選用鐵芯材料為電工純鐵的電磁閥用于電控泵一管一閥一嘴燃 油噴射系統(tǒng)中。電磁閥的錐閥閥芯部分出于在運動過程中閥芯錐形頭部不 斷撞擊閥體，因此可考慮錐閥閥芯的主體部分采用電工純鐵，而閥體頭部 選用硬度高，耐磨性好，抗振動沖擊性能好的材料，如鐵鋁合會。

３０

哈爾濱ｆ：群人學碩十學何論文

表４．１軟磁性材料的品種、主要特點及應用范圍
品種 電工用純鐵或低碳 電工鋼 主要特點 含碳量低（＜Ｏ．０４％），Ｂ。高 （達２．１ ５Ｔ），∥不太大，Ⅳ 不太小，電阻率低，冷加工 性能好 Ｍ，∥。，很高，Ⅳ。很小，Ｂ、 鐵鎳合會 應用范圍 ～般用二于二直流磁系． 統(tǒng)，１ ０號鋼的磁性 能和電工用純鐵差 不多 高敏感磁系統(tǒng)，弱

不高，價格貴，磁性能對機
械應力敏感 電阻率高，比重小，∥不太

磁場下工作的磁系 統(tǒng)、磁放大器
可以代替某些鐵鎳 合會及硅鋼片作微

鐵鋁合會

大，Ｈ。很小，硬度高，耐 磨性好，抗振動沖擊性能好 Ｂ．較高，電阻率高，鐵損小，

電機及繼電器 交流磁系統(tǒng)
適合做重量輕，體 積小，耐高溫的航 空及空Ｉ、日Ｊ元件 高頻及較高頻（幾 千赫到幾百赫）用 電磁元件

硅鋼片

導熱性較差，硬度高，脆性
增大 Ｂ．特別高（達２．４Ｔ），居咀

鐵鉆合會

點高，（達９８０。（２），電阻率

不高、價格貴
軟磁鐵氧體：鎳鋅 及錳鋅

為復合氧化物燒結(jié)體，電阻 率很高，段低，溫度穩(wěn)定性
差

哈爾濱Ｉ：拌人學碩十學何論文

表４：２某些軟磁材料的主要性能參數(shù) 材料 電工純鐵
１

Ｂ ｆ飛
ｘ

Ｂ。九
１．０～１．４ ０。９～１．３
０．８

Ｈ。／（Ａ／
ｍ）
＜１ ００

ｕＩ×１

ｕ。，×ｌ

０

０００ ０．２

００

２．１４ ２．１ ３ １．５０ ０．７５ ｌ ３．５０～１．５０

３．５～
６．０

０號鋼

｝｛８～１６８ ｌ（）～１ ４ １．６～
２．８

２～３ ２５～４５
ｌ

鐵鎳合會１ＪＳ０ 鐵鎳合會１Ｊ７９ 鐵鎳合會１ｊ６ 鐵鎳合會１Ｊ１６ 熱軋硅鋼片
Ｄ４１

００～
１８０

（）．５～０．６
２．４

２２

３２～４８ １．６～ ４～８
２．４

３～６
５０～
１ ００

０．６５～０．７５

１．９４

Ｏ．５～０．８

２８～３６ １２～３１

７．５～
０．４ ９．０ ２．００ ２．３６ Ｏ．７ ０．７

冷軋硅鋼片Ｑ４ 鐵鈷合會１Ｊ２２

１６～３３
４．５

１．３～１．４

１２０～
１６０

密度 材料 電工純鐵 １０號鋼 鐵鎳合會１ｊ５０ 鐵鎳合金１Ｊ７９ 鐵鎳合會１Ｊ６ 鐵鎳合會１Ｊ１６ 熱軋硅鋼片
Ｄ４ １

Ｂｍ九
０．９０ ０．７５ ０．５７ ０．４２
．

ｐ×１０。６

／（ｇ／ｃｍ
３）
７．８５ ７．８５ ８．２０ ８．６（） ７．２０ ６．５０ ７．５５

７：／。Ｃ
７７０

】０～ｌ

ｌ

ｌ １～ｌ ６

７７（） ５００ ４５０ ７３０ ４００ ６９０，－一

４５～５０ ５５～６０
７０

１４０～】６０ ０．６～Ｏ．８ ５５～７２

７４（）

６９０～

冷軋硅鋼片Ｑ４ 鐵鈷合會１Ｊ２２

Ｏ．７５
１．１ ０

４５，一５５
２７

７．７０ ７４０
８．２０ ９８０
?

哈爾濱ｌ：稗人學碩十學位論文

４．４電磁閥數(shù)學模型
電磁閥的工作過程是～個典型的電生磁，磁生力，力又產(chǎn)生運動的過

程ｋ”。根據(jù)電磁閥的這一特點，可將其數(shù)學模型分為三個主模型，主要包
括電路模型，磁路模犁和機械模型。

４．４．１電路模型
給螺線圈施加的電壓Ｕ應等于線圈電阻尺分擔的電壓與磁路中磁鏈∥ 變化產(chǎn)生的感應電壓之和，即：

ｕ：尺，＋型竺：ＲＩ＋Ｎ
ｄｔ

ｄ（ＬＩ）．
ｄｔ

（４一１）

￡＝——二∑一
ＲｎＩ＋Ｒｓ＋Ｒ｜

Ｍ２

（４—２）

式中：

…一 驅(qū)動電壓： …一一 線圈中的電流： ， 尺…一等效電阻： …一 線圈在磁場中產(chǎn)生的磁鏈； ￡ …一 線圈的等效電感； Ⅳ …一 線圈匝數(shù)； …～ 等效磁路磁阻； 尺。 …～ 等效工作氣隙磁阻； 咫 足 …一 等效非工作氣隙磁阻。
Ｕ
∥

４．４ｊ

２磁路模型
由基爾霍夫磁壓定律：
ＩＮ

尺。：上：魚二血堅：
１

２妒（心，＋心＋ＲＩ）

（４－：３） （４—４） （４－５）

Ｌｌ｛ｓ６

“｛Ｓ

ｓ

Ｒ，２最Ｓ
‰ｉ
Ｂ＝Ｈ ｕｍ

ｍ

牽＝ＢＳ＝ＢＩ、Ｓ ｓ十Ｓ。、

（４—６） （４—７）

哈爾濱Ｉ。稃人�！T｝’；：：何論文

式中：矽 以

以
＆
，。

‰
Ｓ。， 萬
ｘ。，。

…二一 …一二 一一 …一 …一一 …?一 一一一 …～

上作氣隙磁通量； 工作氣隙長度：

工作氣隙處的磁導率： 工作氣隙的截面積： 磁導體的等效長度； 磁導體的磁導率： 磁導體的等效截面積；
閥在仞始位置的工作氣隙長度； 閥在電磁力作用下產(chǎn)生的位移。

…一

４。４．３機械模型
電磁閥閥芯在實際－１．．作過竹ｒ川ｌ ｒｔ－Ｉ受力有：電磁力Ｅ，，回位彈簧作用力ｆ，

摩擦力．廠，液壓力以及與上下上Ｅ點接觸時產(chǎn)生的阻力‘。、吃。，，這罩僅對
電磁閥干閥進行仿真研究，因此不考慮液壓力。
根據(jù)麥克斯韋電磁力公式：

Ｅ，：擎（４－８）
ｚ∥５

式中：Ｂ

一～ …一

磁感應強度。 只＝Ｋ．（ｘｏ＋ｘｍ。）
（４—９）

由胡克定理，回位彈簧作用力：
式中：Ｋ。
％

回位彈簧剛度：
回位彈簧預緊黽；
．

…一
?

摩擦力：
ｄ，

廠：（，堡業(yè)

（４一１０）
‘

式中：

Ｃ

…一

運動阻尼。

上下止點的阻力：

％瑙巾（Ｘｖ。ａｌｖｅ－－Ｘｖｕｈ＇ｖ。＇ｍａｘ）＋（＿警．（４－１
瓦。戶Ｋ幽。＾，／＇．，十ｅ橢。型摯
式中：

１）

（４—１２）

Ｋ櫨Ｋ枷，，

…一

上下止點限位器的剛度；
ｊ

ｘ。¨＜ｘⅢ脅ｌ｛ｌｘ時Ｋ。＝０，

哈爾濱Ｉ。ｆ‘￡人‘孚！傾十。；ｏ何論文

ＸⅢ。＞０時Ｋ山。＝０。

Ｇ礦（■。

一一

上下止點限位器的阻尼系數(shù)；

Ｘｖａ�。�。＜Ｘ枷。。。，時Ｃ坍＝０，

ｘ。ｍ，＞０時Ｃ：。。＝０。
根據(jù)動量守恒定律，閥芯運動方程為： ｍ ——＿二｝ｏ＝，。一，．一，。 ）３１—４（＼‘士一
“ｆ

２粵：Ｆ，，一ｆ—Ｆ

式中：

ｍ

～一
…一

閥芯運動件質(zhì)量； 閥芯運動阻力。

Ｆ．

４．４．４電磁鐵鐵芯磁化曲線
電磁鐵鐵芯所用的材料是電工純鐵ＤＴ４，飽和磁感應強度高，但是鐵 磁質(zhì)的磁化率是隨磁場強度日變化而變化的，并且磁感應強度Ｂ與磁場強 度Ｈ之ｌ’日Ｊ沒有線性關系。如圖４．２所示的幾種磁質(zhì)的磁化曲線，可以看出
Ｂ與Ｈ之問是很復雜的函數(shù)關系，這就給計算磁通量矽帶來了麻煩。為了

既簡便又準確的表示Ｂ與Ⅳ之間的關系，這罩采用多段曲線擬合的方法。
擬合結(jié)果如下…１：

ｆ０．０１
Ｂ＝Ｂ（Ⅳ）２

ＩＨ３一ｏ．１６３ １Ｈ２＋ｏ．０８５ １ ５Ｈ。０≤Ｈ＜６
１ ｌ

ｔ一０；詈。４Ｈ２＋ｏ．。２。４Ｈ＋ｌ－５３
ｌ： Ｉ：
Ｉ竹ｔ。

６丟蘭丟２５
一
＿ｄ

‘４一ｌ ４’

１； ｆ

Ｉ：

Ｊ＿婷
一打ｎ

；苧薯 薯 ；

軍３Ｐ

—Ｚ 戮
ｌ
ｌ｜
廠

。猶 多
，一
ＤＴ 崩

多 ：；辛，

ｌ＼￡
ｒ一一

／ ， … ？天

／
．

舞 ｌｌ鉚Ｊ ’．－ —。ｒ
／Ｉ

｝Ｌ

廣

Ｉｆ
，。
ｒ．

Ｊ
一Ｊ●

｜
ｔ
●

．｜

弘

Ｉ

圖４．２純鐵（ＤＴ２、ＤＴ３、－ＤＴ４）等磁質(zhì)磁化曲線
３５

哈爾濱１：樣人學碩十學位論文
ＩＩＩＩＩＩ

４．５電磁閥模型Ｓ ｉ

ｍｕ

Ｉ ｉ

ｎｋ實現(xiàn)

Ｓｉｍｕｌｉｎｋ是ＭＡＴＬＡＢ提供的一個用來對動念系統(tǒng)進行建模、仿真和分

析的工具包，它支持線性和非線性，能夠在連續(xù)時Ｉ’日Ｊ域、離散時｜’日Ｊ域或者
兩者的混合時｜’日Ｊ域罩進行建�！�。Ｓｉｍｕ
１ ｉ

ｎｋ為用戶省去了許多重復代碼的

編寫工作，讓用戶把精力從編程轉(zhuǎn)向模型的構(gòu)造。 根據(jù)４．４小節(jié)中電磁閥數(shù)學方程，為使比較清晰和結(jié)構(gòu)化，在Ｓｉｍｕｌ
運動阻力Ｆ子模塊。
ｉｎｋ

建模時分成三個子模塊：磁場強度Ⅳ子模塊，電磁作用力Ｆ．，子模塊和閥芯

４．５．１磁場強度子模塊
由公式（４－１），（４－２），（４－３），（４－４），（４－５），（４－６），（４—７）可得：

ＵＮ一Ⅳ２坐。
Ｈ：．

墨

絲一皇二疊彩
．

絲墨：

（４—１ ５）

ｌｍ七Ｒｔ“。（、ｓ，＋Ｓ｜。、

陔方程中有三未知量需要輸入：驅(qū)動電壓Ｕ：磁通量矽；閥芯位移Ｘ。Ｍ， 磁通量≯是在電磁作用力Ｅ，子模塊中求得的。閥芯位移Ｘ州．。是在連接后的 總體模塊中求出的。磁場強度日是需要求解的輸出量。其他都是已知結(jié)構(gòu)
參數(shù)。根掘方程（４—１５）可編寫出求解磁場強度Ⅳ的子模塊，如圖４．３所示。

Ｓ

圖‘４．３磁場強度Ｈ了模塊
３６

‘

哈爾濱ｌ：樣人學碩十學侮論文

４．５．２電磁作用力子模塊
根據(jù)公式（４—８），（４—１４）可編寫出求解電磁作塥力Ｅ，的予模塊，如圖
４．４所示。

圖４．４電磁作用力Ｅ，子模塊

４．５．３閥芯運動阻力子模塊
閥芯運動時主要隰力有摩擦力和運動到上下｝ｌ：點受至ｌ昀隧遐，出公式
（４７１０），（４一ｌ １），（４－１ ２）可得：

肛廠＋。峨一等峨如吲”吖積一扣０） ’Ｃ妒警岷�！芜乓弧搿５�
根據(jù)公式（４—１６）可編寫閥芯運動阻力予模塊，如圖４．５所示。

哈爾濱ｆ：杞！人學碩十學位論文

Ｐｒｏｄｕｃｔｌ

圖４．５閥芯運動阻力Ｆ．子模塊

４．５．４電磁閥的仿真模型
綜合以上三個子模塊以及公式（４－９），（４。１ ３），可得到電磁閥動態(tài)仿真

Ｓｉｍｕｌｉｎｋ模型，如圖４．６所示。

哈爾濱｝‘裂人學碩’｛：。學侮論文

圖４．６電磁閥動念仿真模型

４．６工作參數(shù)對電磁閥動態(tài)響應特性的影響
通過改變計算程序孛電磁閥一個參數(shù)，其他參數(shù)保持不變，計算褥到 驅(qū)動電壓、初始氣隙、彈簧預緊力和運動件質(zhì)匿對電磁闊動態(tài)響應的影響 規(guī)律。

４．６．１驅(qū)動電壓對電磁閥動態(tài)響應特性的影響
柴漆楓電源一般為ｉ０￥，電控單元可以提秀，驅(qū)動電壓以提高響應瑟尊｜’輯ｊ。 表４．３所示為驅(qū)動Ｆｃｌ壓為ｌ ０、２．０、４０、８０Ｖ臼，Ｊ計算結(jié)果。 表４．３驅(qū)動電壓對電磁閥響應時問韻影響 驅(qū)動巾‘壓／Ｖ 電磁閥響應 時悶／ｍｓ。
ｌ０

２０ ２。３９

４０

；５０ ２。２６

２．５４

２。３０

哈爾濱ｌ：氍人學碩‘｝：學位論文

從表４．３中可以看出，提高驅(qū)動電壓町縮矢蛀電磁閥的ｌ響應時ｌ’日Ｊ。這是 因為，根據(jù)公式（４－３）和（４—８）可知，

．

蚴力‘＝魯＝去＝麗赫，

電流，越大，電磁力Ｆ。就越大，而電流Ｊｆ與驅(qū)動電壓Ｕ是成詎比的， 因此提高驅(qū)動電壓可以顯著增大電磁力，從而縮短電磁閥的響應時間。低 電壓時響應速度提高很快，驅(qū)動電瓜超過４０Ｖ后日Ｉ以應時ｌ＇ＦｌＪ變化較小。增加 驅(qū)動電流可使電磁線圈中的電流變化率增火，有利‘－提高電磁閥的響應速

度。但在高電壓、大電流的驅(qū)動下，如果不及時切斷電源，會造成鐵芯的 深度飽和，線圈溫升過高和能耗過大。所以電磁閥的控制電路應保證高壓 閉合，靠剩磁維持閉合狀態(tài)，但在釋放時需對剩磁進行處理，否則影響電
磁閥的丌啟時間［２１，１ ０在電磁閥動念響應特性能夠滿足燃油噴射要求的自，Ｊ．提

下，應該盡量采用較低的驅(qū)動電壓。

４．６．２初始氣隙對電磁閥動態(tài)響應特性的影響
圖４．７為初始氣隙０．１５ ｍｍ，０．Ｉｍｍ和０．０５ｍｍ時電磁閥產(chǎn)生的電磁Ｉ吸 力隨線圈激磁電流的變化規(guī)律。在電磁閥處于打Ｊｒ位置時，９Ａ的激磁電流
產(chǎn)生的電磁吸力即能保證高壓燃油壓力下電磁閥的可靠閉合，所以應調(diào)節(jié) 驅(qū)動電壓將電磁閥的峰值激磁電流挎制在９Ａ附近。仞始氣隙從０．１５ｍｍ縮 小到０．０５ｍｍ，９Ａ處的電磁力從２３０Ｎ提高到４４０Ｎ。因此，減小初始氣隙， 不但可以改善電磁閥的動態(tài)響應特性，同時也有利于減小功耗，延長電磁 鐵工作壽命。
＾４５０ 邑
－Ｆ：４００

鉭 刪３５０
／７

／

，，／７一一

／——一一—一
氣降Ｏ．１ｍ

。

３００

２∞
２００

５０

１００

５０

ｒＪ

擻砬電疽＾

（ａ）初始氣隙０．１５ｒａｍ

（ｂ）初始止Ｃ隙０．１ｍｍ

哈爾濱Ｉ：稃人學碩十學何論文
蛐 珊
主一Ｆ疆廿

蜘 ｍ 瑚 瑚 瑚 嘞 啪
∞
ｏ ０ ５ １０ １５ ２０ ２５ ａ０

減磁電癍（＾）

（Ｃ）初始氣隙０．０５ｍｍ 圖４．７不同初始氣隙對響應特性的影響

４．６．３彈簧預緊力對電磁閥響應特性的影響
圖４．８所示為彈簧預緊力１００Ｎ，２００Ｎ和２５０Ｎ的仿真結(jié)果。如圖所示，
彈簧預緊力對電磁閥的響應速度影響較火。在電磁閥啟閉運動過程中，電

磁閥升程較小，彈簧力基本不變。預緊力越大，電磁閥閉合延遲越長，丌 啟時刻則提日仃。在一定供油壓力和驅(qū)動電壓～卜．，預緊力有一匿Ｉ定范圍，太

小則電磁閥工作不可靠，太大則在保持電壓時電磁閥立即打丁Ｐ ｒ。在滿足
電磁閥閉合時Ｉ＇日Ｊ要求的前提下，應該盡量采用較小的預緊力。

售 Ｖ
嘩

蒸 馨

時間（瞻）

圖４．８不同彈簧預緊力對響應特性的影響

哈爾濱Ｉ’平ＩＩ！人學碩Ｉｊ。學ｆ訂論文

４．６．４運動件質(zhì)量對電磁閥晌應特性．Ｉ�。缮子绊�
理論上說，運動質(zhì)量的加大會使電磁閥關閉和丌啟過程的運動加速度
減小，在初始工作間隙相同的情況下，必然使電磁閥的響應時Ｉ’日Ｊ加長¨…。 經(jīng)計算，運動件質(zhì)量對電磁閥的響應影響很小，這主要是山于高速強力電 磁閥產(chǎn)生很強的電磁吸力，具有足夠的驅(qū)動力，而運動件的質(zhì)量與驅(qū)動力 相比又明顯偏小，這樣，就減小了運動質(zhì)｛霧＝對運動規(guī)律的影響。在電磁閥 的加工制作中，可在電磁閥銜鐵上適當丌槽或挖孔：這樣既可減小渦流的 影響，又可減小電磁閥運動部件的質(zhì)量，盡可能地提高電磁閥的響應速度
㈨ｏ

４．７本章小結(jié)
本章分析了電磁閥的結(jié)構(gòu)與工作原理，并根掘其工作原理建立了電磁
閥干閥的數(shù)學模型和ＳｉＩｌｌＵｌｉｎｋ仿真模型，在仿真模型的搭建過程中，先搭 建了磁場強度子模塊，電磁作用力子模塊，閥芯運動阻力子模塊三個小模

型，然后再根據(jù)控制原理將三個小模型合理連接，構(gòu)成一個整體的電磁閥 仿真模型。模型搭建完成后，從驅(qū)動電壓，初始氣隙，彈簧預緊力，運動 件質(zhì)量等幾個方面分析了影響電磁閥動念響應特性的因素。

哈爾濱Ｉ：程人。’７：碩十�！伲汉握撐�

第５章電控燃油噴射系統(tǒng)仿真計算及結(jié)果分析
５．１燃油噴射系統(tǒng)仿真模型參數(shù)
ＰＡ６Ｂ型柴油機電噴機犁的燃油系統(tǒng)僅僅取消了原機械控制式燃油系 統(tǒng)的出油閥以及油泵柱塞偶件上的螺旋槽，進剛油孔等，因此在初步計算
時參考了原機械控制式燃油系統(tǒng)的相關數(shù)掘。

５．１．１燃油噴射系統(tǒng)的基本參數(shù)
１、柱塞直徑

柱塞直徑的確定以標定功率時每循環(huán)噴油量為依掘。 ｇ＝ｇ，Ⅳ‘，／６０?ｆ．門，，（ｇ／ｓｔ） 式中，Ⅳ，
ｇ，
，ｚ，，

（５一１）

一一 …～

發(fā)動機有效功率（ｋＷ）； 燃油消耗率（ｇ／ｋＷ?ｈ）；

…一 噴油泵凸輪軸轉(zhuǎn)速（ｒ／ｍｉ ｎ）： ｆ一一一氣缸數(shù)。
代入數(shù)據(jù)：刀。＝５２５，Ｍ＝４０５，ｇ。＝２００，ｉ＝ｌ，得到Ｑｌ＝２．５７９／ｓｔ，則最 大循環(huán)噴油量９＝１．３Ｑｌ，所以Ｑ＝１．３×２．５７＝３．３４９／ｓｔ。 圖５．１為供油量Ｑｌ小于ｌＯｇ／ｓｔ時與柱塞直徑ｃ，。的關系曲線。

ｌ

ｈ；∥＝ｉｌ｛一瓤撞綴

圖５．１柱塞直徑與供汕量之洲的關系 參考該圖和原機械控制機型可以取柱塞直徑∥，，＝２３ｒａｍ。

哈爾濱Ｉ：樣人學碩－１ｊ學ｆ節(jié)論文

２、杜塞升程 根據(jù)柱塞直徑和升程比五＝ｄ。／ｈ計算柱塞升檸。通�；y式噴油泵的升 程比五＝０．８～２．５，此處墩五＝２，得到柱塞升程并取整，得ｈ＝１０ｒａｍ。 ３、柱塞的幾何有效行程
‘

吃＝４０００Ｑａ／ｎ－ｄｊ，ｐ２０門衛(wèi)（ｍｍ）
式中，仍。

（５—２）

一一 ２０。Ｃ時燃油密度，對于柴油，０２。＝Ｏ．８＂－＂０．８８： 廳。，一一供油系數(shù)。

燃油密度應按照實際的柴油機在使用中可能達到的最低值選取。

供油系數(shù)與柱塞直徑，有效行程，轉(zhuǎn)速等結(jié)構(gòu)以及其它參數(shù)有關。一般 可以近似取： 高速機 中速機 低速機
，？。＝０．７５～０．８０
，７。＝０．８０－－．０．９０ ｎ。＝Ｏ．８５－－．．９．９５

對于小型機也可以用以下經(jīng)驗公式進行估算：，？。＝Ｏ．８ｄｏ，１７。

ＱＩ＝２．５７，ｄｐ＝２３，，０２０＝０．８，ｎｇ ２０．８０，代入（｝２）得玩２ １０ｒａｍ。 代入數(shù)值后算得ｈ＝１０ｍｍ。 ４、高壓油管直徑 高壓油管尺寸可參照下述方法選擇，最后由噴射系統(tǒng)臺架試驗和發(fā)動
機配套試驗確定。

（１）高壓油管尺寸與噴油泵柱塞直徑有一定的配套關系，如表５．１所示。
（２）高壓油管內(nèi)徑尺寸盡可能小些，但管內(nèi)流速不得超過允許值。對高速 柴油機應小于２５ｍ／ｓ，對于大型柴油機，應小于ｌ ５ｍ／ｓ，故油管內(nèi)徑∥可按下 式計算：

ｄ觀舶√等（ｍｍ）
式中：Ｑ，，
ｙ

（１５＿３）

痧
肝

一一 …一 …～ 一一

噴油量（ｃｍ３／ｓｔ）；

管內(nèi)平均流速，可選用１５～２５ｍ／ｓ；．
噴油延續(xù)角（。ＣＡ）：

．

柴油機轉(zhuǎn)速（ｒ／ｍｔｎ）。

哈爾濱Ｉ’氍人學碩ｊ：學何論文 其中矽－－－－３０，Ｖ－－－－２５。代入公式（５一：｛）得ｄ＝６ｍｍ。 高壓油管承受很高的燃油壓力，外徑與內(nèi)徑的比為：３～＂“，取３計算， 則外徑為１８ｍｍ。

表５．１高壓油管尺寸與柱塞隨徑之Ｉ’日Ｊ的關系
柱塞直徑（ｍｍ）
５～９
ｌ０

高壓油管外徑／內(nèi)徑（ｍｎｌ）
６／１．５，６／２ ６／２，７／２ ７／２，ｓ／２．５ ８／２．５，８／３ ８／３，１０／：３，ｌＯ／３．５ １０／３．５。Ｉ（｝／４ １２／４，１４／５
ｌ ６／６

ｌｌ～１ ３
Ｊ ４～１７

１８～２２

２３～２６
２７～３０ ３１～３６ ３７～４５ ４６～５０ ５ｌ～５５ ５６～６０

１８／６ ２０／８ ２４／ｌ（） ２７／３０

５、噴油器偶件參數(shù)
在閉式噴油器中，針閥受燃油壓力作用而被打丌。當針閥關閉時，承

受油壓的面積為（Ｄ？一ｄｊ）．７ｒ／４；當針閥丌啟時，其作用面積增加，變?yōu)?Ｄ；萬／４。針閥關閉和丌啟時承受燃油壓力的比值稱為針閥的承壓比。其關系

式為６＝（Ｄ？一ｄｊ）／Ｄ、２，根據(jù)針閥受力的平衡條件，得平衡方程：

等（Ｄ？一ｄ？）ｐ。＝尋Ｄ ２Ｐ。，．＝ｓ
葉 斗

（５—４）

式中，Ｓ

…一 一一

彈簧作用力（Ｎ）；

Ｐ。（Ｐ。，）
ＪＤ。 ｄ。

一一 啟（閉）閥壓力（Ｐａ）； …～ 針閥桿直徑（ｍｍ）；
針閥密封帶直徑（ｍｌｎ）：

此處，Ｓ＝１ ２３Ｉ，Ｄ、＝８’ｄ．－－－－４則’可得出：

‰２３２．６５２３Ｍｔ’ａ，只ｈ＝２４．：｛１５｝｛Ｍｌ】；１，艿＝Ｐ０、／ｒ（１－－－－０．７４

哈爾濱ｌ：稃人學碩十?’≯忙論丈 采用較大的萬值時閉閥壓力增加，對避免嗩孔樅碳起重要作用。因為在 ‘噴射術期燃油壓力的提高可以防止燃氣倒灌。同時在針閥關閉后，承受氣缸

壓力的面積減小，在同樣彈簧力作用下能得到較好的密封性。一般情況下隨
著爆發(fā)壓力的增高萬值應該越大，但是萬值的增加會使針閥座面直徑及通流 面積相對減少‘”‘。 ．６、噴油嘴參數(shù)

閉式噴油嘴的參數(shù)參考原機械控制機型暫時確定為９×０．５３ｘ

１２０

ｏ。

５．１．２凸輪單元參數(shù)
凸輪基圓半徑：４７．５ｍｍ； 凸輪滾輪半徑：４５ｍｍ；

材料的楊氏彈性模量：２１００００Ｎ／ｍｍ�。�
滾輪有效接觸寬度：４５ｍｍ。

凸輪型線有兩種計算方式，一是給出升程數(shù)據(jù)表，一是給出加速度數(shù) 掘表。雖然ＨＹＤ［ＳＭ計算時所用的的是升程數(shù)據(jù)，但是軟僻：建議使用給ｍ加 速度表由Ｈｙｄｓｉｍ來計算速度、升程數(shù)據(jù)。原因足山加速度計算速度、升程 使用的是積分算法，積分算法對數(shù)據(jù)表中離散的數(shù)據(jù)細微偏差并不敏感， 而給出升程計算速度和加速度時使用的時微分算法，微分算法對離散數(shù)據(jù) 的偏差比較敏感，如果數(shù)據(jù)精度不夠往往會造成數(shù)值計算的失敗。Ｅｂ于本 次計算中采用的升程數(shù)據(jù)精度為每０．５ｄｅｇ計算一次，并取小數(shù)點后５位， 精度已經(jīng)足夠，故仍然采用給出升程表的算法。對第二章中的公式（２—１ ３）～ （２—２２）輸入已知量％＝１ ｍｍ，‰＝１ ０。，ｈｉ）ｎｏｘ－－－－２２ｍｍ，ｍｌ＝２８。，①２＝３１。，①３ ２５８。 和Ｚ：５／８。用ＭＡＴＬＡＢ編寫出計算程序（見附錄Ａ），計算出升程數(shù)據(jù)文件（見
附錄Ｂ）直接導入Ｈｙｄｓｉｍ中即可。

５．１．３噴嘴單元參數(shù)
噴孔數(shù)目：９： 噴孔直徑：０．５３ｍｍ： 噴孔長度：２．２５ｍｍ； 噴孔流出系數(shù)（無氣穴時）；０．９； 噴孔流出系數(shù)（有氣穴時）：０．７４： 噴孔內(nèi)倒圓半徑：０．０２ｍｍ：
４６

哈爾濱Ｉ：群人。一碩十０Ｉ位論文

蒸氣壓力：０．（）０１ＭＰａ： 壓力室（ＳＡＣ）直徑：２．５ｒａｍ： 針閥座角度：６００４０’； 針閥頂部直徑：Ｏｍｍ． 針閥頂部角度：１２０ 層流常數(shù)：５０００： 雷諾數(shù)：１。
ｏ：

在此還需定義關于噴射霧化特性的計算公式。該計算主要包括油滴平均 直徑即Ｓａｕｔｅｒ平均直徑（ＳＭＤ）、噴射錐角口和貫穿距離ｓ的計算（見圖５．２）。
在ＨＹＤＩＳＭ中已經(jīng)內(nèi)含了一些常用計算公式，只要根據(jù)需要加以選擇。 ｌ、油滴平均直徑：表征噴霧質(zhì)量的一個參數(shù)。其經(jīng)驗計算公式有：棚澤 公式；Ｋｎｉ ｇｈｔ公式；Ｅｌｋｏｔ，ｈ公式。 ２、噴射錐角口：表征噴霧質(zhì)量高低的另一個參數(shù)。在噴孔出口處，沿噴 霧外緣引兩條切線，切線的央角即噴注圓錐角，也稱噴霧外圓角。其計算公 式：Ｓｉｔｋｅｉ公式：橫Ｆ只和松崗公式：廣安公式。 ３、貫穿距離Ｓ：和栗公式；廣安博之公式：Ｓｃｈｗｅｉｔｚｅｒ公式；Ｓｉｔｋｅｉ 公式：Ｊ?Ｃ?Ｄｅｎｔ公式。

▲

夕

圖５．２噴射錐角口和貫穿距離Ｓ

油滴平均直徑選擇ＥＩｋｔｏｂ公式：
。

以，＝３．０８×ｌ ０６ｙＯ ３８５Ｃｙ０．７３７ｐ０，７”硝。６ＡＰ塒５４
油滴平均直徑（ｐ．ｍ）； 燃油的運動粘度（ｍ２／ｓ）：
４７

式中：以
７

…～
～～

哈爾濱ｆ：利人學碩十’學ｆ一論文
盯

Ｐ，

成
ＡＰ

…～ …～ …一
一一一

燃油表面張力（Ｎ／ｍ）；
燃油密度（ｋｇ／ｍ１）： 空氣密度（ｋｇ／ｍ３）；

通過噴孔的壓力差（Ｐａ），△Ｐ＝Ｐ，一只，。

噴射錐角選擇Ｓｉ ｔｋｅｉ公式：

…ｍ８２４綈
‘

式中：

一一一 噴射圓錐角（ｄｅｇ）； ｄ…一一噴孑Ｌ直徑（１１１）： ，…一一噴孑Ｌ長度（ｍ）： …一 燃油動力粘度（Ｐａ。Ｓ）。 ∥，
口

貫穿距離選擇Ｗａｋｕｒｉ公式：

Ｓ＝

式中：Ｓ

…一 貫穿距離（ｍ）： ，一一＿噴劓‘時Ｉ’日ｊ（Ｓ）； ｆ…一阻力系數(shù)。

相對渦流強度：２。

對噴射霧化質(zhì)量計算還需要設置氣缸充氣特性，見表５．２。在菜單欄的
Ｍｏｄｅ］下的Ｃｙｌ
ｉ ｎｄｅｒ Ｃｈａｒｇｅ Ｐｒｏｐｅｒｔｉ

ｅｓ罩設置。

表５．２氣缸充氣特性表 壓力ＭＰａ
０．‘１ ０．５ ｌ ２ ４ ６ ８ １０

密度ｋｇ／ｍ‘
０．７３７４６３ ３．６８１８９ ７．３４６５４ １４．６３４９ ２９．（）３６ ：３：｛．１９６５ ３７．１４２９ ５０．８７ １ ７

動力粘度ｋｇ／ｍ１
５．５

５．５ ５．５
５．５

５．５
ｒ 嚴

０．ｎ

５．５

５．５

哈爾濱１：稃人學碩十學化淪文

５．１．４其它單元參數(shù)
ｌ、柱塞偶件

運動部件（包括柱塞、滾輪以及上下彈簧座等）質(zhì)量：２９１６９：
柱塞直徑：２３ｍｍ；

凸輪腔壓力為柱塞輸入端壓力，指定為大氣壓力０．１ＭＩ’ａ即可：
彈簧預緊力：１
１ ２０Ｎ；

彈簧剛度：６２Ｎ／ｍｍ；

彈簧阻尼：０．０１Ｎｓ／ｍｍ；余屬彈簧內(nèi)部的阻尼郜非常小，常用此數(shù)值計 算，并不影響計算結(jié)果。
２、柱塞腔 柱塞腔的泵腔容積指的是柱塞的初始容積，即當滾輪處于基圓上時，

柱塞頂面與柱塞套底面之ｌ’白Ｊ的體積。泵腔容積值設定為：９９７１．５ｍｍ？。
雖然在供油過程中是單一的液相，但是在回油過程中可能會由于壓力 下降過快導致產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象，因此這罩給定蒸汽壓力一個大于０但又很小

的數(shù)值０．００１ＭＰａ，以免計算時產(chǎn)生錯誤。
初始體積：Ｏｍｍ。‘。 ３、柱塞泄漏 柱塞直徑：２３ｍｍ； 柱塞個數(shù)：１； 初始間隙長度：８．７ｍｍ；

間隙長度：可變；長度設定為仞始長度與柱塞行程之和，Ｈｙｄｓｉｍ會自
動計算。 用戶定義環(huán)形Ｉ’日Ｊ隙：１，０
ＭＰａ ０．００４ｍｍ； ０．０ｌ ５ｒａｍ。

２，２００ＭＰａ

４、泄油背壓

泄露端與低壓油路連接在一起，因此泄露壓力即低壓油路的油壓。
泄露壓力：０．３ＭＰａ；

第一欄增量因子：１０
５、高壓油管

原機械控制系統(tǒng)高壓油管總長度為３８８ｍｍ，但這取高Ｊ｜ｆ１三油管被電磁閥
分割成了６訂后兩部分。由于在沒有計算ｄ，Ｊ．高速電磁閥的合適位置尚不能確

哈爾濱ｌ：科入學碩十學位論文
ＩＩ

定，因此暫時把電磁閥放在高壓油管中Ｉ’日Ｊ部位。即油泵至電磁閥部分為
１９４ｍｍ，電磁閥至噴油器部分為１９４ｍｍ。 油管內(nèi)徑：６ｍｍ； 油管壁厚：６ｍｍ：

油管材料楊氏彈性模量：２１００００Ｎ／ｍｍ�。�
泊松比：０．３。 ６、電磁閥
．

電磁閥采用常丌型，平時高壓油路與低壓油路相通，當噴油丌始時， 電磁閥關閉，高壓油路與低壓油路斷丌，壓力上升超過針閥彈簧預緊力時
噴油丌始。

時Ｉ’日Ｊ：完全（Ａｂｓｏｌｕｔｅ）；即電磁閥的）『．關是以整個時｜＇日Ｊ或曲軸轉(zhuǎn)動角
來控制的。

參照：計算丌始；即電磁閥的丌關時Ｉ’日Ｊ是以計算丌始這點Ｈ，１‘ｌ’日Ｊ來作參
照的。

電磁閥關閉丌啟的時刻是根據(jù)原燃油系統(tǒng)的Ⅱ賁油泵進回油孔關閉丌啟 時的凸輪轉(zhuǎn)角末初步確定的。
關閉時刻：３８ｄｅｇ： 丌啟時刻：６０ｄｅｇ。 在第４章中對高速電磁閥干閥進行了仿真，獲得了電磁閥干閥的丌啟

關閉響應時ｌ’日Ｊ，但是在實際工作時由于受到液力作用，所以實際的響應時
Ｉ’日Ｊ與仿真結(jié)果將會有較大的差距，仿真結(jié)果僅僅只能作為參考。

電磁閥打丌的時候流通截面積與時Ｉ’日Ｊ的關系如表５．：３所示。
表５．３電磁閥丌啟時｜’日Ｊ與流通面積 丌啟時｜’白Ｊ
０ Ｏ．２ ０．４ Ｏ．６ Ｏ．７ ０．８
ｍｓ

流通面積ｍｍｌ
０ ０．４ １．８
４

６．５ ８

哈爾濱Ｉ：Ｗ人學碩十�！a(chǎn)位論文

丌啟狀念下的流通截面積增量因子（作用相當于流量系數(shù)）設定為
０．９。

電磁閥關閉的時候流通截面積與時問的關系如表５．４所示。 表５．４電磁閥關閉時ｆＮＪ與流通而積 ，關閉時ｌ、日Ｊ
０ ０．３ Ｏ．５ Ｏ．６ ０．８
ｍＳ

流通而積ｍｍ！
｝｛

６
４ ２

０

閉合狀念下的增量因子設定為０．９。 ７、溢流容積 初始容積：１３２ｍｍ３：

蒸汽壓力：０．００１ＭＰａ： 蒸汽初始體積：Ｏｍｍ“。
８、溢流孔

管流通截面積：３００ｍｍ２：
節(jié)流孔截面積：１６ｍｍ��； 流動阻力系數(shù)：２．０４。 ９、溢流背壓 同柱塞泄油背壓。 １０、接頭容積 初始容積：６１４ｍｍ３； 蒸汽壓力：ＯＭＰａ； 蒸汽初始體積：Ｏｍｍｌ。
１

１、電磁閥泄漏 直徑：１２ｍｍ； 個數(shù)：ｌ； 初始間隙長度：ｌＯｍｍ； ｌ’日Ｊ隙長度：恒定；

哈爾濱Ｉ－１降人學碩十學何論文
ＩＩ ＢＩ

用戶定義環(huán)形陽Ｊ隙：ｌ，ＯＭＩ’ａ
‘

０．００３ｍｍ；

。２，２００ＭＰａ

０．０２２ｒａｍ。

１２、進油管接頭容積

進油管接頭容積是指高壓油管與缸頭內(nèi)部油管相連接處的壓緊帽對接 后形成的容積。
初始容積：３００ｒａｍ。．． 蒸汽壓力：Ｏ．００１ＭＰａ： 蒸汽初始體積：Ｏｍｍ。。 １３、噴嘴內(nèi)油道
‘

噴嘴內(nèi)油道長度包括缸頭內(nèi)部和噴嘴內(nèi)油道這兩部分長度，油道長度
總值為５
ｌ ８．５ｍｍ。
．

內(nèi)徑：５ｍｍ： 壁厚：６ｍｍ； 材料楊氏彈性模鼉：２１００００Ｎ／ｍｍ：； 泊松比：０．３。
１
．

４、噴嘴腔 初始容積（即蓄壓腔容積）：４５０ｍｍ。： 蒸汽壓力：０．００ｌＭＰａ：

蒸汽初始體積：Ｏｍｍ３。
１５、針閥偶件泄漏 針閥個數(shù)：ｌ； 泄油槽初始長度：３７ｍｍ； 針閥與閥套之間問隙：０．００３ｍｍ。 １６、針閥 運動部件質(zhì)量設定為４６．２６９，該質(zhì)量包括針閥體、彈簧座及三分之一彈 簧質(zhì)量。

由于針閥與噴油器ｌ’日ｊ配合間隙極小，有必要考慮其庫侖摩擦力的影響因 素。將庫侖力的值設定為５Ｎ。
針閥最大升程：０．８ｍｍ； 閥桿直徑：８ｍｍ： 閥座直徑：４ｍｍ； 閥座剛度：１ ０００００Ｎ／ｍｍ；

哈爾濱Ｉ：群人學碩十。學位論文

閥座阻尼：０．５Ｎｓ／ｍｍ：

升著畢限錆０器岡０度ｉ．１ ０００００Ｎ／ｍｍ： 升程限制器阻尼：；０．０１Ｍｓ／ｍｍ。． 閥座和升程限制器的剛度設定的比較大，實際上是將其看作純剛體，不 考慮其發(fā)生變形的可能。 １７、針閥邊界條件 針閥邊界條件為機械液力混合邊界條件。該邊界條件是由壓力邊界條件 和ｌ機械邊界條件共同構(gòu)成的，但是兩者ｆＨＪ是彼此完令獨‘苞‘瓦不影響的，將其 放在一起僅僅是為了布置上的方便。壓力和機械邊界通過各自的連接（液力連

接和機械連接）與相關模塊相互作用。
壓力邊界條件：ｘ軸方向（豎直方向上）．０．３ＭＰａ，即低壓油泵供油壓力。 機械邊界條件：無。 ｌ｝｛、氣缸壓力邊界條件 這罩將估算的爆發(fā)壓力平均值作為缸內(nèi)壓力條件。
～

缸內(nèi)壓力：８ＭＰａ。 １９、機械連接
，

模型中各單元是通過各種連接（機械、液力、特殊）連接在辛起的，液力 連接具有方向性，機械和特殊連接沒有方向性，但是機械連接ｎＪ‘以輸入數(shù)據(jù)。 本模型中有兩個機械連接： 一個是在凸輪與柱塞Ｉ’日Ｊ，實際的物理系統(tǒng)ｒ１１是凸輪與柱寒通過滾輪直接 接觸的。雖然凸輪（包括凸輪軸在內(nèi)）、柱塞以及滾輪等不完命是剛性的，但 是由于其剛度都比較大，在供油過程中完全可以將其視做剛性體。因此該機 械連接的彈簧剛度選擇一個非常大的值，而阻尼則可以認為是非常小的。 彈簧預緊力：ＯＮ。
彈簧剛度：１５００００Ｎ／ｒｕｍ。

彈簧阻尼：０．０１Ｎ／ｍｍ： 另～個是在針閥與邊界條件之間，實際ｌｚ就是物理系統(tǒng)中的針閥預緊彈 簧。該彈簧的性能、頇緊力、剛度等對噴油過程有重要影響。
彈簧頂緊力：１２３１Ｎ。 彈簧剛度：３９２．８５７Ｎ／ｍｍ。 彈簧阻尼：０．０２Ｎｓ／ｍｍ。 ２０、燃油屬性

哈爾濱ｆ：樣人學碩十學何論文 由于整個系統(tǒng)中都是單一性質(zhì)的流體，且認為溫度、密度、粘度等流體 性質(zhì)不發(fā)生變化，所以各模塊的流體屬性均設置為“全局屬性”，因此需要對 燃油屬性進行統(tǒng)一設置。Ｈｙｄｓｉｍ數(shù)據(jù)庫中提供了標準柴油的屬性，可以直接

選用。相關參數(shù)為：柴油密度：８２０ｋｇ／ｍ１：彈性模鞋：１３８６Ｎ／ｍｍ：：動力粘度：
：ｊｍｍ？／ｓ；表面張力：０．００００２９Ｎ／ｍｍ。

５．１．５仿真模型參數(shù)匯總
為了方便模型調(diào)試運行過程中數(shù)據(jù)的輸入，現(xiàn)將５．１．１～５．１．４中通過 計算、對照所選定的仿真模型參數(shù)以表格的方式匯總?cè)缦拢?表５．５電控燃油噴射系統(tǒng)仿真模型數(shù)掘 名稱 數(shù)據(jù)輸入 ４７．５ｍｍ 基圓半徑 滾輪半徑 凸輪 楊氏模量 滾輪有效接 觸寬度 凸輪升程 運動件質(zhì)量 杜塞直徑 凸輪腔壓力 柱塞 彈簧預緊力 彈簧剛度 彈簧阻尼 升程 有效行程 柱塞 腔 泄油 背壓 溢流 容枳 泵腔容積 蒸汽壓力 初始體積 泄露壓力 增量因子
４５ｍｍ ２ １ ００００Ｎ／ｍｍ！ ４５ｍｍ

名稱

數(shù)掘輸入 時Ｉ＇日Ｊ 參照 關閉時刻 殲啟時刻 丌肩時流通截 麗積與時Ｉ．日Ｊ的 關系
ＡｂＳ０１ｕｔｅ

計算丌始
３８ｄｅｇ ６０ｄｅｇ

見附錄
２９１６９ ２：３ｍｍ ０．１ ＭＰａ １１２０Ｎ

見表５．３

電磁 閥

丌啟狀念下的 流通截面積增 量因子 關閉時流通截 面積與時｜’日Ｊ的 關系 關ｃｊｌ狀態(tài)下的 流通截面積增 量因子

Ｏ．９

６２Ｎ／ｍｍ ０．０ｌＮｓ／ｍｍ
．１０ｍｍ
ｌ Ｏｍｍ

見表５．４

９９７１．５ｍｍ！ ０．００１ＭＰａ Ｏｍｍ‘ ０．３ＭＰａ
ｌ

０．９

溢流 孔 溢流 背壓

管流通截面積 節(jié)流孔截麗積 流動Ｉ，Ⅱ力系數(shù)

：３００ｒａｍ’ １６ｍｍ！ ２．０４

初始容積
蒸汽壓力 蒸汽初始體 積

１３２ｍｍ。 Ｏ．．Ｏ（）ｌＭＰａ Ｏｍｍ：’

同泄油背壓

。

哈爾濱Ｉ。種人學碩十學位論文

續(xù)表５．５電控燃油噴射系統(tǒng)仿真模型數(shù)據(jù) 名稱 柱塞個數(shù) 初始ｆ１日Ｊ隙 長度 柱塞 泄漏 Ｉ、日Ｊ隙長度
０

數(shù)掘輸入
１

名稱

數(shù)據(jù)輸入 噴孔數(shù)目 ｎ０５．４Ｌ直徑 ｎ賁孑Ｌ ｋ度 噴孔流出系數(shù) （無氣穴時） ｕＱｊｆＬ流出系數(shù) （有氣穴時） 噴孔內(nèi)倒圓 半徑 蒸氣壓力 壓力室（ＳＡＣ） 直徑

９ ０．５３ｍｍ ２．２５ｍｍ ０．９

８．７ｍｍ

初始長度與柱 塞行程之和
ＭＰａ ２００
ＭＰａ

０．００４ｍｍ ０．Ｏｌ ５ｍｍ

用戶定義 環(huán)形ｆＢＪ隙

Ｏ．７４

油泵 至電 磁閥 長度 高壓 油管 內(nèi)徑 壁厚 楊氏模量 泊松比 初始容積 接頭 容積 蒸汽壓力 蒸汽初始 體積 直徑 個數(shù) 電磁 閥泄 漏 初始問隙 長度 間隙氏度 用戶定義 環(huán)形問隙
ＯＭＰａ ２００ ＭＰａ
：

０．０２ｍｍ ０．００ｌＭＰａ ２．５ｍｍ ６００４０’ Ｏｍｍ
１ ２０
ｏ

１９４ｍｍ

電磁 閥至 噴油 器

１９４ｍｍ

噴嘴

針閥座角度 針閥頂部直徑

６ｍｍ ６ｍｍ ２ １ ００００Ｎ／ｍｍ！ Ｏ．３ ６１４ｍｍ‘ ＯＭＰａ Ｏｍｍ’ １２ｒａｍ
１ ｌ Ｏｍｍ

針閥頂部角度 層流常數(shù) 雷諾數(shù) 油滴平均直徑 噴射錐角

５０００ ｌ ＥＴｋｔｏｂ

公式
Ｓ ｉ Ｌｋｅｉ

公式
Ｗａｋｕｒｉ

貫穿距離
斗ｆ１對渦流強度 皇￡缸充＾ｅ特性 進油 管接 頭容 積 初始容積 蒸汽壓力 蒸汽初始體積

公式
２

見衷５．２
３００ｍｍ’‘ ０．００ｌＭＰａ Ｏｍｍ：。

恒定
０．００３ｍｍ ０．０２２ｍｍ

哈爾濱Ｉ。．科－１１人學碩十學何論文

續(xù)表５．５電控燃油噴射系統(tǒng)仿真模型數(shù)據(jù)‘ 長度 噴嘴 內(nèi)油 道 內(nèi)徑 壁厚 楊氏模量 泊松比 運動部件 質(zhì)量 庫侖力 針閥最大 升程 閥桿直徑 針閥 閥座直徑 閥座剛度 閥座阻尼 升程限制 器剛度 升程限制 器阻尼 氣缸 壓力 邊界 條件 缸內(nèi)壓力
８ＭＰａ
ｌ

．

５１８．５ｍｍ
３ｍｍ

６ｍｍ ２ ｌ ００００Ｎ／ｍｍｊ ０．３ ４６．２６９ ５Ｎ ０．８ｍｍ ８ｍｍ
４ｍｍ

噴嘴 腔

初始容枳 蒸汽壓力 蒸汽初始體積 針閥個數(shù) 泄油槽初始長 度 針閥上ｊ閥食之 ｌ＇ｆ｜Ｊ Ｉ’日ｊ隙 壓力邊界條件 機械邊界條件 彈簧預緊力 彈簧剛度 彈簧阻尼 彈簧預緊力 彈簧剛度 彈簧阻尼 柴油密度 彈性模量 動力粘度 表面張力

４５０ｒａｍ’ ０．００１ＭＰａ
Ｏｍｍ’ １

針閥 偶件 泄漏 針閥 邊界 條件 凸輪 與杠 塞｜’日Ｊ 機械 連接 針‘閥 預緊 彈簧

３７ｍｍ’

０．００３ｒａｍ

Ｘ軸方向
０．３ＭＰａ

無
（）Ｎ ｌ ５００００

０００００Ｎ／ｍｍ ０．５Ｎｓ／ｍｍ

Ｎ／ｍｍ ０．０ｌＮ／ｍｍ’
１２３ｌＮ ３９２．８５７

１

０００００Ｎ／ｍｍ

０。０１Ｍｓ／ｍｍ

Ｎ／ｍｍ
０．０２Ｎｓ／ｎｌｍ

８２０ｋｇ／ｍ’
ｌ

燃油 屬性

３８６Ｎ／ｍｍ：

３ｍｍ！飛
０．（）０００２９

Ｎ／ｍｍ

５．２仿真計算結(jié)果
在完成了以上數(shù)據(jù)輸入之后，在丌始仿真之日，Ｊ‘還需要對仿真步長、精度、 發(fā)動機特性等進行設置。在模擬控制中設定發(fā)動機轉(zhuǎn)速１０５０ｒｐｍ，計算步長 ０．００１５度，發(fā)動機沖程為４沖程�？傆嬎汩L度６５度凸輪軸轉(zhuǎn)角，選擇凸輪 軸轉(zhuǎn)角為參照輸出角度，每步輸出２５０個數(shù)據(jù)。 Ｈｙｄｓｉｍ后處理軟件ＰＰ２捌有良好的Ｉ剄形界面，只要設置需要輸出的數(shù) 據(jù)，就能自動生成圖表。丌始仿真，結(jié)果如下：

賒爾濱丁稃人學硒十學伊論邏
裔Ｂ
氣

?∈７

口Ｏ

耋ｅ
５ ４ ３ ２ ， 吐

：

器漁螞蜒口艇疆贈歇

１�！骸　祝胍唬�，…”Ｉ．
０ １０

㈠
勰

∥一

１：｜＝瀚一．
柏
∞ ?棚 �！�
７０

Ｄ Ｄ Ｏ Ｏ喜Ｂ，墨二４ ０

３上■

一Ｅ∈ｖ掣索窿矗

Ｏ口０｛ｕ

凸輪轉(zhuǎn)角￡ａ朝’

圖５．３‘屯磁闊援０通面積與針閥開張
２

��；
平均皤灌圓￡ ∞ ∞

２

２

噴箍障

累積噴ｉ蝗

１６一 Ｃ霜

１

，

∞
鮑
ｏ Ｄ ，０ ２０ ３０

，霪
磐

。一ｏ∞口、訂葺Ｅ∈婺磐

。．５震
０

∞

鞠

∞

７０

凸輪轉(zhuǎn)角《ｄｅｇ）

圖Ｓ．４噴油率７二：ｉ噴油墨

Ｏ

１０

２０

拍

ｑ０

翮

口。

７０

凸輪轉(zhuǎn)角（ｄｅｇ）

斟５．５蓄樂腔、電磁閥腔與娃塞腔樂力
５７

哈爾濱Ｉ：群人學碩十’學何論文

對柴油機燃油噴射能產(chǎn)生重要影響的主要凼素有：凸輪型線，包括凸輪 型線的類型、升程、速度、加速度特性等ｊ柱塞直釋；高』Ｋ油長度、內(nèi)徑；
電磁閥位置、流通面積、開關速度等；針閥升程、針閥質(zhì)量：彈簧預緊力、

彈簧剛度；蓄壓腔容積、壓力室容積、噴孔數(shù)、噴孔直徑等¨“。 單從針閥升程曲線（見圖５．３）和噴油率曲線（見圖５．４）來看，噴油特性 還是比較理想的。針閥升程基本呈梯形狀，噴油丌始迅速上升至０。７２６ｍｍ，
之后有一小回落至０．６２ｍｍ，構(gòu)成一段預噴。這是山于針閥突然丌啟，噴油丌

始，而后續(xù)燃油由于慣性沒能立刻跟上，造成壓力有一定下侔。這可以從蓄
壓腔內(nèi)壓力變化曲線（見圖５．５）可以看出，在凸輪轉(zhuǎn)角２６．２０７ｄｅｇ的地方出 現(xiàn)了一小小波谷。預噴結(jié)束，針閥迅速上升并穩(wěn)定在針閥最大升程處０．８ｍｍ。

在凸輪轉(zhuǎn)角３６ｄｅｇ時針閥丌始回落，但是剛落線沒有一卜升線這么陡直，并在 落座后又出項了一小小上升，有些抖動。再對比電磁閥的丌關曲線（見圖 ５．４），電磁閥閉合時刻在凸輪轉(zhuǎn)角１９ｄｅｇ的時刻，針閥丌始上升的時刻在 ２４．１７９ｄｅｇ，延時５．１７９ｄｅｇ：電磁閥重新丌啟時刻是３０ｄｅｇ，針閥落座時刻 是在３８ｄｅｇ，延遲８ｄｅｇ。從針閥升程曲線看，整個噴油持續(xù)期為１
達到了２００．０１８ｍｍ ５／ｄｅｇ。 蓄壓腔的最高壓力為１２６８．９６ｂａｒ，出現(xiàn)時刻為２９．３９４ｄｅｇ凸輪轉(zhuǎn)角。實
３．８２１ｄｅｇ。

從噴油率曲線看，噴油率曲線形狀為自訂陡后緩，形狀理想。最高噴油率

際要求的最高噴油壓力為１５００ｂａｒ，相差２３１．０４ｂａｒ。噴油泵腔的最高壓力（見
圖５．５）為１１９２．５９ｂａｒ，出現(xiàn)在３１．３１ｌｄｅｇ。之后泵腔內(nèi)壓力迅速下降，電磁

閥腔內(nèi)的壓力（見圖５．５）也隨之下降，但是在４０ｄｅｇ左右時刻壓力又出現(xiàn)上 升情況，隨后又下降，這是油路內(nèi)壓／Ｊ波造成的。 從累積噴油量曲線（見圖５．４）看，總的噴油量為１．５９９，在理論值２．５７ｌｇ
的范圍之內(nèi)。
．

綜合圖５．３至圖５．５，上述仿真結(jié)果的主要問題是：最高噴油壓力不足， 以及有二次噴射的現(xiàn)象發(fā)生。要提高噴油壓力，傳統(tǒng)的做法是縮短高壓油管 長度，適當減小高壓油管內(nèi)徑…－。但是油管內(nèi)徑的減小，將造成與噴嘴內(nèi)油 道內(nèi)徑的不一致，油路內(nèi)流通截面積的變化會增加燃油在油路內(nèi)的流動阻力。
縮短高壓油管長度和減小高壓油管內(nèi)徑可以減小壓力波對噴油特性的影響， 可能有助于遏制針閥的抖動。另外，增加杠塞泵直徑和柱塞的運動速度也可 以提高噴油壓力，但是這勢必會造成噴油量的增加，有可能使噴油。鞋超出允 許范圍。這要根據(jù)具體情７兌做具體分析。為了提高噴油』．Ｋ力這罩將采取的措

哈爾濱工稃大學碩士學待論文

施有：縮短高壓油管的總長度，同時減小高壓油管的內(nèi)徑，減小內(nèi)徑的另一 好處是可以減小高樂油管直徑與噴油器油道內(nèi)徑的變化，有利于減小燃油流 動阻力跚。

５。３參數(shù)修正及結(jié)果分析
根據(jù)上述的分析，經(jīng)過反復多次計算后得到較理想結(jié)果，相關參數(shù)修改
如下：

針閥彈簧預緊力改為１３９５Ｎ比原米減�。保埃担�；針閥最大歹１．程由原來的 ０．８ｍｍ改為０．６ｍｍ；噴孔個數(shù)減少２個變?yōu)椋穫�：高壓油管內(nèi)徑改為５．６ｍｍ， 油泵至電磁閥段距離變?yōu)椋保叮担恚�，電磁閥至噴嘴段變?yōu)椋保担常恚�，總長度比原來 減小了７０ｍｍ；電磁閥的閉開時間變?yōu)椋常福玻罚洌澹缙睿叮埃福担洌澹�；其他參�?shù)不變。

５．３．１噴油壓力
經(jīng)參數(shù)修正后噴油壓力有了顯著的提高。最高噴油壓力達到了 １５１６．１６ｂａｒ，比原先１２６８．９６ｂａｒ提高了近２４７．２ｂａｒ，達到了最高噴油壓力 １５００ｂａｒ的設計要求。但是從蓄壓腔壓力變化曲線來看（見圖５．６）壓力波動比 原先更劇烈，這是噴油壓力提高以后不可避免要產(chǎn)生的消極因素。蓄壓腔最 高壓力的時刻為３２．２６９５ｄｅｇ凸輪轉(zhuǎn)角。壓力室內(nèi)的壓力變化與蓄壓腔內(nèi)的壓 力變化趨勢基本一致。

圖５．６蓄壓腔、壓力室壓力變化曲線

哈爾濱ｉ’穰夫’學硬十學帝論迎

圖５．７泵臟、電磁閥臟、連接臟壓力變化曲線 再看矧５．７，泵腔內(nèi)的樂力變化基本較平和，沒有出現(xiàn)較人的壓力波動， 最高勝力冉現(xiàn)時刻為３ｔ３ｔｉｅｇ力右。而商勝油管與噴嘴連接腔內(nèi)的坻：乃波動較 大。在壓力達到最贏峰之ｊｉ｛ｆ連接腔內(nèi)的壓力變化基本踩泵腔壓力變化一致， 但在最高峰之后壓力波動顯著變?nèi)�，這足電磁閥突然重新開肩后造成的壓力 波。從圖５．６和圖５．７可以否出壓力波出現(xiàn)在｝也磁閥和噴嘴之間的油管內(nèi)（包 拓噴嘴內(nèi)的油道），矗這一段內(nèi)的腿力波動也．１卜是影響噴油特性的重要因素。

５．３。２賾油速率
噴滴卑曲線（見矧５．８）基本旱前陡后緩形狀，｛丌－是柱３７ｄｏｇ壽有出現(xiàn)一 姓較人波峰，從蓄樂腔樂力變化鞠線ｌＩｉ‘以看出在此時刻出現(xiàn)了波峰。最高噴 汕率為１７７．３０６ｍａ３／ｄｃｇ，出現(xiàn)時刻為３２．２６９５ｄｅｇ，與蓄樂腔最高壓力時刻一 致。噴油持續(xù)期為２２ｄｅｇ＾輪轉(zhuǎn)角，在噴油持續(xù)期內(nèi)甲均噴油率為１０６．６１８ ｎｎｎ３／ｄｅｇ，較高的噴油率存利丁燃油霧化。參數(shù)修正酶的最高噴油焉愛為２００，０１８ 衄３／ｄｅｇ，比現(xiàn)在尚了２２．７１２姍ｙｄｅｇ，盡管現(xiàn)在的最高噴油壓力比原先提離
ｒ ４８４．０６ｂａｒ。最高噴油率的下降是南于噴孔數(shù)的減少和針閥最島歹｜鞋較小

造成的。從這方麗來看有利十累積噴油量的減少，如圖５．８累積噴油量為
２。１

４２９，理論要求值為２．５７Ｉ ｇ，選劍螫求。

哈爾濱工程大學碩士學位論文

Ｃ乃

口 南
ｔ

∞

Ｅ Ｅ

黯 堤 馨
∞ ∞ ∞ ∞ 扣。

圖５．８噴油率與噴油量

５．３．３霧化質(zhì)量
燃油從噴孔高速噴油形成噴霧，對噴油的要求是：良好的霧化，通常用 霧化細度和霧化均度來衡量；足夠的貫穿距離，既要求噴霧足夠遠又不能噴 到燃燒室壁上；另外還要求燃油在燃燒室內(nèi)噴射均勻嘲。一般來講有三個重 要參數(shù)來評價燃油霧化特性：油粒平均直徑叱；噴霧貫穿距離Ｓ；噴霧錐角
口ｏ

∈ Ｅ

施
Ｌ工ｌＪ

口邕

酞

懈

姍伽枷｜ 蠹｝獅強御僦∞ｏ

圖５．９貫穿距離

６１

啥爾濱丁稃久學碩＋學待論文

蚓５．１０噴霧錐角

油粒甲均直徑如圖５．１ｌ，在噴油開始和結(jié)束時出現(xiàn)兩尖峰，直徑較大， 這是由于在噴油開始和結(jié)束時刻的噴油壓力不高造成的，這也是不可避免的。 除此之外油粒絀化的就很埋想，．甲ｆ均起徑很小并且很穩(wěn)定。 最大噴射角為３３．６８０３。，出現(xiàn)時刻為３２．２６９５ｄｅｇ凸輪轉(zhuǎn)角．與蓄№腔 最高壓力時刻一致。最人貫穿距離為４７０．０３７ｍｍ，出蛻時刻是３７．７０１ｄｏｇ。

圖５．１１

Ｓａｕ

Ｌｅｔ＂平均卣．符

５．３．４針閥運動
此處針閥是采用的低僂斡結(jié)構(gòu)捌，即針閥彈簧通過彈簧瘁直接推動針閥 運動，省去廠緣來布彈簧與針閥之聞的捧桿，而將攆桿置子彈簧之上，減小

６２

哈爾濱工稃人學碩士學位論文

，運動件的質(zhì)量，使針閥運動響應速度加快，同時也有利于減小針閥對閥座
的沖擊。

針閥在２４ｄｅｇ時刻開始升起，在噴油初期針閣振動較人，在２８ｄｅｇ＾輪

轉(zhuǎn)角之后基奉穩(wěn)定在０．６ｍ處，并在４５．９９ｄｅｇ時刻開始回落。針閥落座較穩(wěn)，
但在最后有一點小小抖動。這一小小抖動造成低速噴油甚至滴油，有可能會 造成燃燒惡化使噴孔結(jié)焦。 針閥運動的最大速度為３．２２ｍ／ｓ，而一般要求這個速度不超過２．３ｍ／ｓ， 此處這個速度顯然過人，可能對噴油器可靠性和壽命造成一定影響。針閥最 大受力為１００３８．２Ｎ，榍當于針閥落座應力為：８５７．２ｔｆＰａ，座面許用應力值為： ８５７．５ｂｉＰａ，符合要求。

∈ Ｅ

掣 糸 匪 赤

凸輪轉(zhuǎn)角（ｄｅｇ）

圖５，１２針閥升程

圖５．１３針閥運動速度

６３

哈爾濱工程大學碩士學位論文

一Ｎ）Ｒ瞰匿＋聿

一 一。一 一 帥一
圖５．１４針閥受力

５．３．５凸輪運動

一

龜
Ｅ

惻 涮 曼

凸輪轉(zhuǎn)角（ｄｅｇ）

圖５．１５在１０００ｒｐｍ時凸輪轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動加速度 從噴油率曲線可以看出噴油開始時刻為２４ｄｅｇ，結(jié)束時刻為４７ｄｅｇ。對應 到凸輪轉(zhuǎn)速曲線上為升速段和降速段的組合。可以看出噴油開始時的速度較 高，較高的速度有利于噴油初期的霧化。而噴油結(jié)束時刻為降速段，‘這使噴 油結(jié)束時油壓能迅速下降，同時對應加速度曲線來看，噴油結(jié)束時的加速度 較小，這樣可避免油壓下降過快導致氣穴的產(chǎn)生嘲。

哈爾濱ｌ：稃人學碩十學何論文

凸輪轉(zhuǎn)角（ｄｅｇ）

圖５．１６凸輪表面接觸的赫茲應力

頻率（Ｈｚ）

圖５．１ ７赫茲應力的ＦＦＴ轉(zhuǎn)換 凸輪的赫茲接觸應力振動較大，進行ＦＦＴ分析后發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)兩振幅峰值，

一個頻率為Ｏ．０１５Ｈｚ，即周期為６６．６６７ｄｅｇ凸輪轉(zhuǎn)角，正好對應低頻變化規(guī) 律，因為仿真計算時長為６５ｄｅｇ凸輪轉(zhuǎn)角。另一為頻率為１．１７１Ｈｚ，即周期 為０．８５４ｄｅｇ凸輪轉(zhuǎn)角，基本接近每１度變化一次的規(guī)律，對應高頻變化規(guī)律。 因此可以確定赫茲接觸應力的振動是由于數(shù)掘輸入造成的。最高赫茲應力取
最高波峰與其下一波谷的平均值：’１８７１．５３５Ｎ／ｒａｍ＝，基本符合要求。

５．４電磁閥對噴油特性的影響
由于取消了原噴油系統(tǒng)中的出油閥，油路中的壓力波是依靠電磁閥在高 壓油管的位置柬控制的，而且電磁閥作為電挎噴油系統(tǒng)中關鍵器件承擔著精

哈爾濱工程大學碩士學位論文

確控制噴油的任務，因此有必要對電磁閥在高壓油管中的位置、電磁閥開閉 響應速度以及泄油口流通面積等因素對噴油特性的影響作分析研究。

５．４．１電磁閥在高壓油管中位置對噴油特性的影響
在其他參數(shù)不變的情況下，分別取三個不同位置進行分析：ｌ，前段高壓 油管（電磁閥至連接腔段）長度２０ｍ、后段高壓油管（油泵至電磁閥）長度為

２９８咖：２，前段長度１５３衄、后段長度１６５衄；３，前段長度２９８衄、后段長
度２０舳。仿真結(jié)果見圖５．１８至圖５．２ｌ。 泵腔內(nèi)最高壓力１位置時最高，２次之：電磁閥腔內(nèi)最高壓力也是ｌ位 置時最高，２次之；蓄壓腔內(nèi)最高壓力３位置時最高，２次之。從壓力波動方 面來看，２位置時與ｌ，３相比較最為穩(wěn)定，這從針閥運動也可以看出，２位 置時針閥運動比較穩(wěn)定，ｌ針閥升起時間較短而３則出現(xiàn)了嚴重的二次噴射。 理論上來講電磁閥越靠近噴油器，電磁閥關閉開啟與針閥升起落座之間的延 遲應該越短，但是從圖５．１９看反而離噴油器最遠的３位置時針閥升起相應快

一點，分析原因可能是噴油器內(nèi)油道加缸蓋內(nèi)油道長度有跏，這使得電
磁閥在高壓油管中位置變化對其影響不大。

Ｑ

乃

只 幽

凸輪轉(zhuǎn)角（￡Ｉｅｇ）‘

圖昆１８電磁閥不同位置時泵腔壓力

哈爾濱Ｔ稃久學碩＋學伊論逆

口

’Ｏ

２Ｄ

∞

舶

∞

∞

７０

凸輪轉(zhuǎn)角（ｄｅｇ）

圖５。１９電磁閥不同位置時電磁閥腔壓力

０

’Ｏ

２０

３０ 舯 凸輪轉(zhuǎn)角（ｄｅｇ）

鰳

∞

７０

圖５．２０電磁閥不同位置時蕾壓腔壓力

否ｌ索霎赤

凸輪轉(zhuǎn)角（Ｏｅｇ）

圖５．２王電磁閥不同位置時針閥升程

６７

哈爾濱Ｉ’稃人。學碩十學何論文

由于電磁閥位置對噴油特性的影響比較復雜，上面所取得ｌ、２、３三種

情況不足以揭示電磁閥位置對噴油特性影響的一般規(guī)律。為此以電磁閥距連 接腔的距離為標準，距離每增加３０ｍｍ計算一次。結(jié)果如下圖所示：

電磁閥距離連接腔的距離（ｍｍ）

圖５．２２電磁閥不同位置時各腔最高壓力變化

由圖５．２２可見，電磁閥距離噴油泵越近泵腔內(nèi)的壓力越低，較小的泵腔 壓力有利于減小凸輪的工作負荷；在電磁閥距離連接腔２００ｍｍ以后蓄壓腔壓 力最高，基本在１５００ｂａｒ以上。因此如果從提高噴油壓力，減小凸輪工作負 荷的角度來看應該把電磁閥布置在離噴油泵較近的地方。但是從壓力波動的 情況來看電磁閥距離連接腔１２０ｍｍ～１８０ｍｍ之川時蓄壓腔內(nèi)的壓力波動相對 較穩(wěn)定，仿真數(shù)據(jù)比較可靠，距離超過１８０ｍｍ后壓力波動丌始劇烈起來。因
此綜合各方面考慮電磁閥最好布置在距離連接腔１３０ｍｍ～１６０ｍｍ之問，這時蓄 壓腔壓力在１５００以上，噴油壓力較高，泵腔內(nèi)的壓力基本在１４２５ｂａｒ左右， 壓力波動情況也相對較好。

５．４．２電磁閥旁通泄油口流通面積對噴油特性的影響
同樣取三種不同的泄油口流通而積進行分析：．１，最大流通面積４ｒａｍ！；２，
最大流通面積７．２ｍｍ２；３，最大流通面積１０．４ｍｍ！。

哈爾濱工程人學碩士學位論文

∞ ．Ｑ

Ｒ 出

凸輪轉(zhuǎn)角（ｄｅｇ）

圖５．２３電磁閥泄油口不同流通面積時蓄樂腔樂力

凸輪轉(zhuǎn)角（ｄｅｇ）

圖５．２４電磁閥泄油口不同流通面積時針閥升程 從仿真結(jié)果看，較小的電磁閥泄油口流通面積有利于噴油壓力的提高。 如圖５．２３，當泄油口面積由１０．４ｍｍ２減�。矗恚恚矔r蓄壓腔最高壓力由 １５３１．１ｌｂａｒ提高到了１７１５．９１ｂａｒ，高了１８４．８ｂａｒ。從針閥運動看（見圖５．２４）， 較小的泄油口流通面積也有利于電磁閥關閉與針閥開啟之間的延遲。但是泄 油口流通面積的減小使得噴油結(jié)束時壓力卸載減緩，造成噴油持續(xù)期變長， 噴油量增加嘲。從圖５．２４針閥運動曲線看，泄油口流通面積對噴油持續(xù)期的 影響是顯著的。因此泄油口流通面積的大小應根據(jù)具體情況來選擇，不是越 小越好。

哈爾濱工釋人學碩士學位診文

５．４．３電磁閥晌應速度對噴油特性的影響
電磁閥的快速響應對精確控制噴油是十分重要的㈨。在此取三種不同響 應速度來分析：ｌ，電磁閥開啟關閉的響應時間為０．４ｍｓ；２，電磁閥開啟關 閉的響應時間為０．８ｍｓ：３，電磁閥開啟關閉的響應時間為１．（Ｓｍｓ。

∞ ．Ｑ

只

出

凸輪轉(zhuǎn)角（ｄｅｇ）

圖５．２５電磁閥小捌響應速度時蓄勝腔胝力

凸輪轉(zhuǎn)角（ｄｅｇ）

闊５．２６電磁闊不同響應速度時針閥升程 由圖５．２５可見，快速的響應速度有利于噴油壓力的提高，當響應時間由 １．６ｍｓ提高到０．４ｍｓ后，蓄壓腔最高壓力由１４８５．８７ｂａｒ提高到１５９５ｂａｒ，并 且最高壓力到來的時刻也提前了接近２ｄｅｇ凸輪轉(zhuǎn)角。從圖５．２６看，響應速 度的提高有利于縮短電磁閥關閉開啟與針閥升起落座之間延遲。從噴油持續(xù) 期來看，電磁閥響應時間為１．６ｍｓ的持續(xù)期要硝短一些，主要是由于慢的響 應速度不利于電磁閣關閉時迅速建立起高壓力，從而使得針閥開啟落后，使
７０

哈爾濱ｌ：樣人學碩十學位論文

得整個的閉合期縮短…”。
● ●

５．５本章小結(jié)
本章應用第３章中建立的電控燃油噴射系統(tǒng)Ｈｙｄｓｉｍ模型，首先進行了數(shù) 據(jù)輸入，然后進行了仿真計算，仿真結(jié)果顯示陔燃油系統(tǒng)的主要問題是噴油 壓力不足。針對這個問題，采取了一些改進措施，將噴孔數(shù)由原來的９個減 少至７個：針閥最大升程由０．８ｍｍ減少至０．ｇｒａｍ；縮短電磁閥關閉的時Ｉ旬； 將高壓油管的長度縮短７０ｍｍ，油管內(nèi)徑減小至５．６ｍｍ：剮時適當調(diào)節(jié)針閥彈 簧預緊力和電磁閥位置。經(jīng)過參數(shù)修幣后，獲得了比較理想的結(jié)果，噴油量、 噴油壓力都達到設計要求，霧化質(zhì)量也較好，同時針閥、凸輪受力也在允許 的范圍內(nèi)。 通過分析電磁閥位置、電磁閥旁通泄油口以及電磁閥響應速度對噴油特 性的影響，發(fā)現(xiàn)電磁閥應柿置在距離連接腔１３０ｒａｍ一－．１６０ｍｍ之ｆｎＪ，這樣爿‘能獲 得較高的噴油壓力，同時壓力波動不是太劇烈；較小的電磁閥旁通泄油口流 通面積有利于在噴油丌始時更迅速的建立高油壓，而較大的流通面積有利于 噴油結(jié)束更快的燃油卸載：電磁閥的快速響應有利于縮短電磁閥關閉丌啟與 針閥升起落座之Ｉ’日Ｊ的延遲，這對精確控制噴油過程是十分重要的。

哈爾濱Ｉ…料＇ｊ學碩｝學何論文

結(jié)

論

隨著社會和經(jīng)濟的發(fā)展，環(huán)境污染和石油資源危機已經(jīng)成為２ｌ世紀人 類匾曬韻兩個主要問題。節(jié)省油耗翱改善攤放已經(jīng)成為當今柴涵桃的發(fā)震 趨勢，因此對燃油系統(tǒng)的要求也越來越高。本文在ＰＡ６ｂ柴油機傳統(tǒng)的泵管

嘴燃濁噴射系統(tǒng)基礎上進行電噴化改造，利用ｌｔｖｄｓｉｍ軟件和ｍａｔｌ曲軟｛牛 分別建立了電控泵～管一閣一嘴燃油噴射系統(tǒng)模犁和｝色磁閥的仿真模型。
通過仿真計算，獲得了電噴化改造后該燃油系統(tǒng)的熬本結(jié)構(gòu)參數(shù)。并在此 基鏈上分析了電磁闋對燃漓噴射特性的影嘲，得出的結(jié)論是： １、仿真系統(tǒng)經(jīng)過反復計算和參數(shù)修正后．獲得了比較理想的結(jié)果，噴 油超、噴油壓力郝達到設計要求，霧化質(zhì)量也較好，同時針閥、凸輪受力

也在允許的范圍內(nèi)。實際系統(tǒng)可參照仿真系統(tǒng)所得數(shù)據(jù)進行設計制造。 ２、通過分析電磁閥位置、電磁閥旁通泄油口以及電磁閥響應速度對噴 漆特性的影響，發(fā)現(xiàn)電磁悶應靠置在距離連接腔１３０ｍｍ－１６０ｍｍ之問，這樣
可獲得較高的噴油壓力，并能有效的控制壓力波動。較小的電磁閥旁通泄 溯口流通藤積有利于在噴潮開始時更迅速的建立高濰壓，纛較大的流通匾 積有利于噴油結(jié)束更快的燃油卸載。 ３、提高驅(qū)動電壓可以顯著增大電磁力，從而縮短ｒ乜磁閥的購應時翔。

增加驅(qū)動電流可使電磁線潮中的電流變化率增大，裔冪｜ｊ于提高電磁閥的響
應速度。但在高電壓、大電流的驅(qū)動下，如果不及時切斷電源，會造成斷 電震的剩磁過高，影響電磁闔的殲窟時間。在電磁閥動態(tài)響應特性麓夠滿

足燃油噴射要求的前提下，應該盡憊采用較低的驅(qū)動電壓。減小初始氣隙， 不但可以改善電磁閥的動態(tài)響應特性，同時也有利于減小功耗，延長電磁
鐵工作壽命。彈簧預緊力對電磁閥的響應速度影響較大。預緊力越大，電 磁閥閉合延遲越長，丌啟時刻則提前。在一定供油壓力和驅(qū)動電壓下，預 緊力有一固定范圍，太小則電磁閥工作不。町靠，太大粥在僚持電壓時電磁

閥立即打開。在滿足電磁閥閉合時問要求的自仃提下，應該盡齡采用較小的 預緊力。運動件質(zhì)繁對電磁閥的響應影響ｉ瑟小，這棗要是由”ｊ乞高速強力電
磁閥產(chǎn)生很強的電磁吸力，具有足夠的驅(qū)動力，瓶運動件的質(zhì)量與驅(qū)動力 相比又明濕偏小，這樣，就減小了運動質(zhì)量列‘運動艦律的影響。

哈爾濱１：拌人學碩十。節(jié)何論文

無論是電控燃油噴射系統(tǒng)Ｈｙｄｓｊ ｍ模型還是電磁閥Ｓｉｍｕｌ ｉ ｎｋ模型，都 沒有經(jīng)過試驗驗證。同時電控燃油噴射系統(tǒng)ｔｔｙｄｓ ｉｍ模掣中的電磁閥模型抽 象成有時ｌ’日Ｊ控制的理想閥，這會造成仿真結(jié)果與實際情況有較大的誤差。 另外在電磁閥建模過程中，沒有考慮螺線圈渦流的影響，這會造成仿真結(jié)
果與實際有較大的誤差。針對這些不足今后還需要通過試驗對比和模型改 進作進一步的修幣和完善。

哈爾濱ｌ‘ｆ。＃人學碩十�！邸握撐�

參考文獻
［１］ ［２］ 徐春龍．柴油機電控燃油噴射系統(tǒng)．內(nèi)燃機，２００２年第４期：２９—３ｌ頁 趙長祿，譚建偉，張付軍，黃英，劉波瀾．＿電控單體泵式（ＥＵＰ）柴油 機噴油系統(tǒng)的研究．內(nèi)燃機工程，２００４年第２期：７９—８３頁 ［３］ 劉翠艷．機車柴油機電子控制噴射系統(tǒng)的模擬計算．大連鐵道學院碩 士學位論文．１９９９．１０一１ ３頁 ［４］ 賈錫印，李曉波編著．柴油機燃油噴射及調(diào)節(jié)．第１版．哈爾濱工程火 學出版社，２００２：２０８－２１６頁 『５］ 張海鵬，馬立松．ＰＳＤｌ １ ０型單體泵試驗臺．ＬｌＩ東內(nèi)燃機，２００３年第２ 期：２ｌ－２４頁 ［６］ 李友峰．大功率柴油機燃油噴射系統(tǒng)的模擬計算與試驗研究．柴油 機，２００６年第２期：９—１ ３頁 ［７］ 王尚勇，楊青編著．柴油機電子控制技術．機械工！眥出版社，２００２： １６—１８頁 ［８］

黃茂楊，張靖，翟羽�。曹壥讲裼蜋C用高速電磁閥特性研究．儀器
儀表學報，第２５卷第４期增于ｌＪ：２９—３ ｌ頁

［９］

孫建清．柴油機電控泵管嘴燃油噴射系統(tǒng)仿真研究．哈爾濱工程大學
碩士學位論文，２００６：２２－２３頁

［１ ０］李證帥．高壓共軌電控燃油噴射系統(tǒng)的計算機仿真．西安建筑科技大 學碩士學位論文，，２００１：１２－２０頁 ［１１］徐兆坤，周葦．數(shù)值仿真在柴油機燃油系統(tǒng)葉ｌ的應用．計算機工程與 科學，１ ９９８年２月第２０卷第１期：７９—８２頁

［１２］劉勝吉等．柴油機噴油過程的模擬計算研究．內(nèi)燃機學報，２０００年１８
卷第４期：３６５—３６９頁

［１３］汪志剛，張敬國．高速強力電磁閥的研究現(xiàn)狀．車用發(fā)動機，第１期（總
第１ ４３期）２００３年２月：１
２—１

７頁

［１ ４］夏勝枝，周明，李希浩，歐陽明高．高速強力電磁閥的動念響應特性． 清華大學學報（自然科學版），２００２年第４２卷第２期：２５９—２６４頁 ［１ ５］連長震，李建秋，周明，歐陽明高．電控燃油噴射用高速電磁閥驅(qū)動方

哈爾濱Ｉ：科人學碩十學位論文

式研究．汽車：【程，２００２年（第２４卷）第４期：３ｌ ０—３ ｌ ５負 ［１６］黃官升，丁華榮，楊青．高速Ⅱ向應電磁閥的研究．兵工學報，１９９８年５月
第１９卷第２期：１８９－１ ９２頁 ［１ ７］汪志剛，張敬國，陳勤學．電控柴油機用高速電磁閥的仿真研究．機電 設備，２００３年第４期：２２－２６頁 ［１ ８］朱春雨，盧啟龍，歐陽明高．電控柴油噴射用高速強力電磁閥的數(shù)字 仿真與試驗驗證．車用發(fā)動機，１９９７年第５期：：｛６一：｛９頁

［１９］盧啟龍，杜傳進，趙庚偉，歐陽明高，劉崢．電控柴油噴射用高速強力 電磁閥的工作特性研究．電控技術：２７—３１頁 ［２０］梁鳳標，李德桃，胡林峰，劉久斌．柴油機高速強力電磁閥的數(shù)值模擬 農(nóng)業(yè)機械學報，２００５年２月，第：｛６卷笫２ Ｊ【月：８一１１頁 ［２１］姜水塵，陳立偉，文華．電控噴油器噴射過程的計算模擬．南昌大學學
報，２００２年６月第２４卷第２期：２５—２９頁

［２２］鄒龍，楊海龍．高壓共軌、單體泵和泵噴嘴燃油噴射系統(tǒng)分析．柴油 機設計與制造．２００７年１５卷３期：１—５頁 ［２３］劉福華．柴油機電控單體泵控制系統(tǒng)．ＪＯＵＲＮＡＬ
ＶＯＣＡＴＩＯＮＡＬ ＡＮＤ ＯＦ
?

ｓＩ ＣＨＵＡＮ ０９

ＴＥＣＨＮＩＣＡ［，ＣＯＬＬＥＣ；Ｅ．２００７年ｌ ７卷ｌ期：ｌ（）８—１

頁

［２４］付海燕．電控單體泵燃油噴射系統(tǒng)的研究．機械管理丌發(fā)．２００６年６
期：２４頁

［２５］王嬋娟．單體泵電控燃油噴射系統(tǒng)的研究．機械管理丌發(fā)．２００６年４
期：１９－２１頁

［２６］張遠軍，李孟良．柴油機噴油技術的選擇．上海汽車．２００６年７期：
４０一４３頁
．

［２７］毛麗，楊曉峰．電控單體泵式柴油機的建模與仿真研究．機電工程技 術．２００６年３５卷６期：１ Ｏ卜１ ０３頁 ［２８］于世濤，周興利，楊曉峰等．基于扭矩控制的電控單體泵柴油機仿真
模型的研究．內(nèi)燃機工程．２００６年２７卷２期：２９－３２頁

［２９］仇濤，劉興華．電控單體泵供油系統(tǒng)仿真研究．車用發(fā)動機．２００５年２
期．２３—２５頁

［３０］東方．單兵作戰(zhàn)化整為零一一單體泵柴油噴射系統(tǒng)．汽車之友．２００４
年１４期：６８—７０頁

哈爾濱ｌ：群人學碩十’了：１市論文

［３１］錢人一．博世（ＢＯＳＣＨ）公司的泵噴嘴（ｕｌｓ）／電控單體泵（ｕＰｓ）燃油噴 射系統(tǒng)（四）．汽車與配件．２００４年４期：：３２一：｛３頁 ｆ：３２］郝守鋼，周明，夏勝枝，歐陽明高．電控單休泵電磁閥動念響應特性 數(shù)值仿真．內(nèi)燃機工程．２００３年２４卷２期：ｌ（）一ｌ ３頁

［３３］陳孝樹．單體泵的裝配與試驗．農(nóng)技服務．２００１年１２期：３３頁 ［３４］劉輝琴．柴油機噴油泵電控系統(tǒng)的研究．武漢理工大學碩士學位論
文．２００７：卜５頁

［：３５］戚宗軍．泵一管一嘴柴油電噴系統(tǒng)的研究與試驗．浙門：大學碩士學位論
文．２０００：２—４頁 ［３６］Ｐａｔｃｈａｒａｐｈｕｍ
ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｓ
ｊ

Ｓ， ｏｆ

Ｍｅｎｎｉｇ

Ｇ．

Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｄｉ ｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ

ａｎｄ ｉｎ
ＣＳ

ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｔｈｅ ｓａｎｄｗｊｃｈ

ｍａｔｅｒｊａｌ

ｎｊｅｃｔ ｉ

ｏｎ

ｍｏｌ ｄｉ ｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ．Ｐｏｌ ｙｍｅｒ—Ｐｌａｓｔ ｊ

Ｔｅｃｈｎｏｌ ｏｇｙ ａｎｄ

Ｅｎｇｊ ｎｅｅｒｉ ｎｇ，ｖ ４５，ｎ ４—６，２００６，７５９—６８

［３７］會江善，平濤，凌勵遜．柴油機高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)共軌壓力控制
技術研究．柴油機．２００６，２８（３）：５—７頁 ［３８］Ｋｕ Ｊ，Ｃｈａｎｇ Ｊ，Ｈａｎ
ａｎｄ ｓｐｉｎ Ｓ，Ｈａ Ｊ，Ｅｏｍ Ｊ．Ｅ１ｅｃｔｒｉｃａｌ
’

ｓｐｉｎ

ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ
ｌａｔｅｒａｌ

ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ｉｎ ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ／Ａｕ／ｆ＇ｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉＣ

ｖａｌｖｅｓ．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌ ｉｅｄ Ｐｈｙｓｉ

ＣＳ，Ｖ

９９，ｎ

８，２００６，Ｐ

０８Ｈ７０５

［３９］Ｌｉｕ

Ｗｅｉｄａｎ，Ｙａｏ Ｄｏｎｇｇａｎｇ，Ｋｉｍ Ｂｙｕｎｇ．Ｔｗｏ—ｍａｔｅｒｉａｌ ｆｉｌｌｉｎｇ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ａｎｎｕａｌ
ｖ

ｉ

ｎｊｅｃｔｉｏｎ

ｍｏｌｄｉｎｇ

Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｌ，ＡＮＴＥＣ

Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ— ２００４一Ａｎｎｕａｌ

ＡＮＴＥＣ，Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ

Ｐｒｏｃｅｅｄｉ ｎｇｓ，

Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｐｒｏｃｅｅｄｉ ｎｇｓ，Ｖｏｌｕｍｅ ｌ：Ｐｒｏｃｅｓｓｉ ｎｇ，２００４，
Ｐ

５０６—５１０

．

［４０］Ｗａｎｇ Ｊｕｎ，Ｆｅｎｇ
ｔｉｍｉｎｇ ＭＡＰ

Ｇｕｏ—Ｓｈｅｎｇ，Ｚｈａｎｇ Ｙｏｕ一，ｒｏｎｇ．Ｓｔｕｄｙ
ｏｎ

ｏｎ

ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ
Ｄａｘｕｅ

ｂａｓｅｄ

ｎｅｕｒａｌ

ｎｅｔｗｏｒｋ．Ｂｅｉ Ｊｉｎｇ
ｃｅ

Ｌｉｇｏｎｇ

Ｘｕｅｂａｏ／Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｂｅｉ Ｊｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕ
ｎ

ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖ ２５，

ｌ，Ｊａｎｕａｒｙ，２００５，Ｐ ２７—３０

７６

哈爾濱Ｉｊ袢人學碩十學位論文

攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果
［１］史鏡海，李曉波，丁宇．對某型柴油機進行電噴改造的設計方案．柴油 機．２００６增刊：６０－６２．

［２］史鏡海，李曉波，何建元．柴油機共軌式燃油噴射系統(tǒng)的仿真研究．中

國內(nèi)燃機學會．中國內(nèi)燃機學會第七屬學術年會，中國上海，２００７年
１０月．江蘇月‘陽：月‘陽市教育印刷廠，２００７：６９—７３．

哈爾濱ｌ：程人學碩十學何論文

致

謝

值此碩士論文即將完成之際，我要向那些一直關心，支持和幫助我的人 們表示感謝： 首先要感謝我的導師李曉波教授，本論文也ｍ足在李老師的精心指導 下完成的。在近三年的碩士學習期Ｉ’日Ｊ，李老師給我提供了良好的學習、科 研環(huán)境，讓我學到了很多知識，掌握了一些科研方法，獲得了很多實踐鍛 煉的機會。這些在我后來的擇業(yè)過程中成了頗具競爭力的優(yōu)勢，在此我要 祝愿他身體健康，全家幸福，衷心感謝老師對我的培養(yǎng)和教育！ ．同時，也要感謝我的師兄王貴新老師，手把手的教我學會Ｈｙｄｓｉｍ軟件 的操作方法，每次使用Ｈｙｄｓｉｍ軟件遇到困難時，都得到了王貴新師兄熱情 和無私的幫助。 還要感謝我的師弟師妹們及三甲２０７的所有同學，他們給了我無數(shù)的 關心和鼓勵，也給我的生活帶來了無窮的歡樂和溫暖。此論文完成于三甲 ２０７即將搬遷之際，相信每一個在這個試驗室Ｔ作和卜學爿過的人都會跟我 一樣記住在這罩付出的勤奮和度過的幸福時光。

７８

哈爾濱ｌ：科人學碩十。學何論文

附錄

Ａ

計算凸輪升程數(shù)據(jù)文件的ＭＡＴＬＡＢ程序
ｆｕｎｃｔｉｏｎ

ｃａｍｅ（ｈＯ，ｈｔｍａｘ，Ｑｏ，Ｑ１，Ｑ２，０３，Ｚ）

ｃｈａ＝ｐｉ／１８０：％設置弧度與度數(shù)之間轉(zhuǎn)換
％各方成系數(shù)用向量表示 Ａ＝［（Ｑ１一ＱＯ）＊ｅｈａ Ｂ＝［１ Ｃ＝［１ Ｄ＝［０ Ｅ＝［０ Ｆ＝［０ （滓［０
０ ０ ０ ０ ０

（Ｑ２一Ｑ１）＊ｃｈａ
０

１ ０

０

Ｏ ０ Ｏ ０

１］： ０］： ０］’ｔ ０］：
一２

一ｐｉ／（（Ｑｌ－ＱＯ）＊ｃｈａ）０ ｐｉ／（（Ｑｌ－ＱＯ）＊ｃｈａ）
０ ０ １ ．０
一１

－ｐｉ／（２木（Ｑ２一Ｑ１）＊ｃｈａ）

－４．（（Ｑ３－Ｑ２）＊ｃｈａ）６：３
—１

－２＊（Ｑ３一Ｑ２）＊ｃｈａ

（ｐｉ／（２木（Ｑ２－Ｑ１）＊ｃｈａ））‘２
０ ０ ０

２術（Ｑ：｛木ｃｈａ—Ｑ２術ｃｈａ）‘２ 一（１—５／８）

０］： ０］： １］： ０］：

６木（Ｑ３木ｃｈａ—Ｑ２半ｃｈａ）‘２ （（Ｑ３－Ｑ２）＊ｅｈａ）‘４

一（（Ｑ：３＿０２）＊ｃｈａ）‘２
０ ０ ０

Ｈ＝［ｈｔｍａｘ一１

ｈＯ＊ｐｉ／（２＊ＱＯ＊ｃｈａ）０

Ｉ＝ｉ ｎｖ（［Ａ：Ｂ：Ｃ：Ｄ：Ｅ：Ｆ：Ｇ］）木Ｈ’：％解方程

％把方程結(jié)果與未知量相對應
Ｃ

１ｌ＝Ｉ（１）：．
ｌ

ｃ

２＝Ｉ（２）：

ｃ２１＝Ｉ（３）： ｃ２２＝Ｉ（４）： ｃ３ｌ＝Ｉ（５）： ｃ３２＝Ｉ（６）： ｃ３３＝Ｉ（７）：

Ｄｄｅｇ＝０．５：

％定義每０．５度計算一次
７９

哈爾濱１：‘稗人學碩十學何論文
ｆＯＦ’ｉ＝ｌ：１：２木Ｑ３
’

ｉｆ

ｉ＜＝ｌ

ｄｅｇ（１）＝Ｏ＋Ｄｄｅｇ：
ｅ１Ｓｅ

ｄｅｇ（ｉ）＝ｄｅｇ（卜１）＋Ｄｄｅｇ：
ｅｎｄ

％余弦型緩沖段計算函數(shù)
．ｉｆ

ｉ＜＝２木Ｑ０
ｃａｒｏｌ ｉ

ｆｔ（ｉ）＝ｈ０水（１一ＣＯＳ（Ｐｉ＊ｄｅｇ（ｉ）／（２＊ＱＯ）））： ｔｙ（ｉ）＝ｈＯ＊ｐｉ術ｓｉ ｎ（ｐｉ＊ｄｅｇ（｛）／（２．００））／（２＊００＊ｃｈａ）

ｖｅｌｏｃｉ

ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ（ｉ）：ｈ０，Ｉｃ（（ｐｉ／（２＊ＱＯ＊ｃｈａ））‘２）＊ＣＯＳ（ｐｉ＊ｄｅｇ（ｉ）／（２．００））：

％第一工作區(qū)段（半波薩弦?guī)偶铀俣榷危┯嬎愫瘮?shù)
ｅｌｓｅｉｆ

ｉ＜＝２木Ｑ１

ｃａｍｌ ｉ

ｆｔ（ｉ）＝ｃａｍｌ ｉｆｔ（２，ＱＯ）＋ｃｌ ｌ術（ｄｅｇ（ｉ）一ＱＯ）＊ｃｈｉｔ—ｃ

ｌ ２＊ｓｉ

ｎ（ｐｉ＊（ｄｅｇ（ｉ）一

Ｑ（））／（Ｑ１－００））：

ｖｅｌｏｃｉ

ｔｙ（ｉ）＝ｅｌ

ｌ—Ｃ １

２＊ｐｉ／（Ｑ１＊ｃｈａ—ＱＯ＊ｃｈａ）＊ＣＯＳ（ｐｉ水（ｄｅｇ（ｉ）一００）／（０１一Ｑｏ

ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ（ｉ）＝ｃ１２．（（ｐｉ／（Ｏｌ＊ｃｈａ—ＯＯ＊ｃｈａ））‘２）木ｓ ｉ ｎ（ｐｉ木（ｄｅｇ（ｉ）－ＱＯ）／ （Ｑ１一ＱＯ））：

％第－－２１２作區(qū)段（四分之一波正弦負加速段）計算函數(shù)
ｅｌｓｅｉｆ

ｉ＜＝２木Ｑ２

ｃａｍｌ ｉ

ｆｔ（ｉ）＝ｃａｍｌ ｉ ｆｔ（２．０１）＋ｃ２１．（ｄｅｇ（ｉ）＊ｃｈａ－Ｏｌ＊ｃｈａ）＋ｃ２２＊ｓｉ ｎ（ｐｉ＊（ｄｅｇ

（ｉ）一Ｑ１）／（２，Ｑ２—２．０１））：

ｖｅ］ｏｃｉｔｙ（ｉ）＝ｃ２ｌ＋ｃ２２＊ｐｉ／（２＊Ｑ２＊ｃｈａ一２＊Ｏｌ＊ｃｈａ）＊ＣＯＳ（ｐｉ半（ｄｅｇ（ｉ）一Ｑ１）／（２

‘哈爾濱Ｉ：料人學碩十學位論文 ＊０２－２＊０１））：

ａｃｃｅｌ ｅｒａｔ ｉ ｏｎ（ｉ）＝一ｃ２２，（（ｐｉ／（２＊０２＊ｃｈａ一２，Ｏｌ＊ｃｈａ））‘２）水ｓ ｉ

ｎ（ｐｉ牢（ｄｅｇ（ｉ）

－ＱＩ）／（２＊Ｑ２－２＊Ｑ１））：

％第三工作區(qū)段（拋物線負加速度段）計算函數(shù)
色１ｓｅｉ ｆ

ｉ＜＝２豐Ｑ３

ｃａｍｌ ｉ

ｆｔ（ｉ）＝ｃａｍ ｉｆｔ（２．Ｑ２）＋ｃ３１木（Ｑ３＊ｃｈａ—ｄｅｇ（ｉ）木（：ｈａ）‘４一ｃ３２．（Ｑ３＊ｃｈａ—ｄ

ｅｇ（ｉ）＊ｃｈａ）‘２＋ｃ３３：

ｖｅ］ｏｃｉ

ｔｙ（ｉ）＝４．ｃ３１．（Ｑ３＊ｃｈａ－ｄｅｇ（ｉ）＊ｃｈａ）‘３＋２．ｃ３２．（Ｑ３＊ｃｈａ—ｄｅｇ（ｉ）＊ｃｈａ

ａｃｃｅｌ ｅｎｄ ｅｎｄ

ｅｒａｔｉｏｎ（ｉ）＝一１ ２．ｃ３１．（０３＊ｃｈａ－ｄｅｇ（ｉ）＊ｃｈａ）‘２—２．ｃ３２：

ｆｉ １

ｅｐｉｏｎｔ＝ｆｏｐｅｎ（’ｃａｍ ｉ ｆｔ．ｄａｔ’，’Ｗ’）：％打丌ｃａｍ］ｉ ｆ＇ｔ．ｃａｔ文件，升程保

存在此文件
ｉｆ ｆｉ ｌｅｐｉｏｎｔ＜２０

ｆｐｉｎｔｆ（’％ｓ＼ｎ’。’Ｔｈｅ 敗顯示信息
ｅ１
ｓｅ

ｃａｍｌｉｆｔ．ｄａｔ

ｄｏ

ｎｏｔ

ｏｐｅｎ’）：％文件打丌失

ｆｏｒ ｆｐｒｉ ｅｎｄ

ｉ＝１：１：２．Ｑ３

ｎｔｆ（ｆｉ ｌｅｐｉｏｎｔ，’％ｆ％ｆ＼ｎ’，ｄｅｇ（ｉ），ｃａｍｌ ｉ ｆｔ（ｉ））：

ｓｔａｔｕｓ＝ｆｃｌｏｓｅ（ｆｉ ｌｅｐｉｏｎｔ）： ｆｐｒｉｎｔｆ（’％ｓ＼ｎ’，’Ｃａｍｌｉｆｔ
ｅｎｄ
ｗａｓ

ｓａｖｅｄ

ｉｎ

ｃａｍｌｉｆｔ．ｄａｔ’）：

哈爾濱ｆ：料人學碩十?！產(chǎn)位論文

附錄

Ｂ

油泵凸輪型線升程表
凸輪轉(zhuǎn)
角（１ｅｇ
０．５０ １．００ １．５０ ２．００ ２．５０ ３．００ ３．５０ ４．００ ４．５０ ５．００ ５．５０ ６．００ ６．５０ ７．００ ７．５０ ８．ＯＯ ８．５０ ９．００ ９．５０ ｌ（）．００ ｌ（）．５０ １１．００ １１．５（） １２．００ １２．５０ １３．ＯＯ ｌ：３．５０ １４．ＯＯ １４．５０

丁卜程ｔｏｎｉ
０．００３０８ ０．０１２３１ ０．０２７６：３ ０．０４８９４ ０．０７６１２ ０．１０８９９ ０．１４７３６ ０．１９０９８ ０．２３９５９ ０．２９２８９ ０．３５０５５ ０．４１２２２ ０．４７７５０ ０．５４６０ｌ ０．６１７３２ ０．６９０９８ ０．７６６５６ ０．８４３５７ ０．９２１５４ １．（）００００ １．０７８６３ １．１５７７７ １．２３７９５ １．３１９６８ １．４０３４４ １．４８９７２ １．５７８９９ １．６７１６７ Ｉ．７６８１８

凸輪轉(zhuǎn)角
ｄｅｇ １５．００ １５．５０ １６．００ １６．５０ １７．ＯＯ １７．５０ １８．ＯＯ １８．５０ １９．ＯＯ １９．５０ ２０．ＯＯ ２０．５０ ２１．００ ２１．５０ ２２．００ ２２．５０ ２３．００ ２３．５０ ２４．００ ２４．５０ ２５．００ ２５．５０ ２６．００ ２６．５０ ２７．００ ２７．５０ ２８．００ ２８．５０ ２９．００

外程ｆｉｌｎ
１．８６８９ｌ １．９７４２ｌ ２．０８４３９ ２．１９９７３ ２．３２０４７ ２．４４６８２ ２．５７８９２ ２．７１６９０ ２．８６０８ｌ ３．０１０６８ ３．１６６５０ ３．３２８１．８ ３．４９５６２ ３．６６８６７ ３．８４７ｌｌ ４．０３０７２ ４．２１９２ｌ ４．４１２２７ ４．６０９５４ ４．８ｌ（）６５ ５．０１５１７ ５．２２２６８ ５．４３２７０ ５．６４４７７ ５．８５８３７ ６．０７３（）ｌ ６．２８８１ ７ ６．５０３２３ ６．７１ ７ｌ：｛

凸輪轉(zhuǎn)伯
（１Ｐｇ ２９．５０ ３０．（）（） ３０．５（） ３１．（】《） ３１．５０ ３２．００ ３２．５０ ３３．（）０ ３３．５０ ３４．ＯＯ ３４．５０ ３５．００ ３５．５０ ３６．０（） ３６．５Ｉ） ３７．ＯＯ ：ｊ７．５０ ３８．（）（） ３８．５０ ：ｊ９．００ ３９．５０ ４０．００ ４０．５０ ４１．０（） ４Ｉ．５０ ４２．（）０ ４２．５０ ４３．００ ４３．５０

Ｊ１Ｉ程ｉＩ｜ｌｎ
６．９２８８（） ７．Ｉ：｛７：ｊｌ ７．３４１９７ ７．５４２３２ ７．６９５：３８ ７．８４６３７ ７．９９５２２ ８．１４１９ｌ ８．２８６３８ ８．４２８６０ ８．５６８５２ ８．７０６１ｌ ８．８４１３３ ８．９７４ Ｊ ３ ９．１０４４９ ９．２３２３５ ９．：＿｝５７７０ ９．４８０４９ ９．６００６９ ９．７１８２７ ９．８３３１９ ９．９４５４：３ １０．０５４９５ １０．１６１７２ １０．２６５７ｌ ｌ（）．３６６９０ ｌｆ）．＂１６５２６ １０．５６０７６ “）．６５３３８

凸輪轉(zhuǎn)ｆＩ＝ｊ
ｄｅｇ ４４．（）０ ４４．５０ ４５．（）（） ４５．５０ ４６．００ ４６．５０ ４７．ＯＯ ４７．５（】 ４８．００ ４８．５０ ４９．００ ４９．５０ ５０．００ ５０．５（） ５Ｉ．（）（Ｊ ５１．５０ ５２．００ ５２，５０ ５３．００ ５：３．５０ ５４．ＯＯ ５４．５０ ５５．００ ５５．５０ ５６．００ ５６．５０ ５７．００ ５７．５０ ５８．（）０

外程｜ｌｌ｜ｎ
１０．７４３０８ Ｉ（）．８２９８６ “Ｊ．９ｌ：３６８ １０．９９４５２ ｌＪ．０７２：３６ １１．１４７１９ １１．２１８９７ １１．２８７７０ １１．３５３３５ １１．４１５９０ １１．４７５３５ １１．５：３１６７ １１．５８４８５ １１．６３４８８ １１．６８１７４ ｌ １．７２５４３ １１．７６５９２ １１．８０３２ｌ １１．８３７２９ １１．８６８１５ １１．８９５７８ １１．９２（）１８ １１．９４１３４ １１．９５９２６ １１．９７３９２ １１．９８５：３：３ １１．９９３４８ ｌＩ．９９８：３７ Ｊ ２．（）００００

８２

柴油機電控泵管嘴燃油系統(tǒng)及電磁閥的仿真研究
作者： 學位授予單位： 被引用次數(shù)： 史鏡海 哈爾濱工程大學 1次

本文讀者也讀過(6條) 1. 趙佰權 16V240柴油機單體泵電控系統(tǒng)設計與研究[學位論文]2010 2. 孫建清 柴油機電控泵管嘴燃油噴射系統(tǒng)仿真研究[學位論文]2006 3. 王翠萍 柴油機電控單體泵燃油噴射系統(tǒng)仿真研究[學位論文]2009 4. 汪志剛 柴油機中壓共軌系統(tǒng)大流量高速電磁閥的優(yōu)化研究[學位論文]2006 5. 黃茂楊 柴油機高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)——高速電磁閥結(jié)構(gòu)與控制參數(shù)優(yōu)化及其特性測試系統(tǒng)的研制[學位論文 ]2005 6. 何建元 柴油機共軌式燃油系統(tǒng)及電控噴油器的仿真研究[學位論文]2007

引證文獻(1條) 1.區(qū)燦輝 淺論柴油機共軌系統(tǒng)中軌壓的有效控制[期刊論文]-科技資訊 2010(23)

本文鏈接：



  本文關鍵詞：柴油機電控泵管嘴燃油噴射系統(tǒng)仿真研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。