本文關(guān)鍵詞：柴油機(jī)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(jí)： 編號(hào)：

工學(xué)碩士學(xué)位論文

柴油機(jī)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(dǎo)教師 學(xué)位級(jí)別 ：李曉波教授 ：工學(xué)碩士

學(xué)科、專(zhuān)業(yè)：動(dòng)力機(jī)械及工程 所在單位 ：動(dòng)力與能源工程學(xué)院

論文提交日期：２００８年１月 論文答辯日期：２００８年３

月 學(xué)位授予單位：哈爾濱］：程大學(xué)

哈爾演ｌ＋科人寧：碩ｒ‘。丫：何論艾

摘

要

隨著近年柬對(duì)柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)性和排放要求的不斷提高，加速發(fā)展柴油機(jī) 電控燃油噴射技術(shù)已經(jīng)成為大勢(shì)所趨。 本論文借鑒電控泵管嘴燃油噴射系統(tǒng)的特點(diǎn)和原理，對(duì)某型中高速柴 油機(jī)的傳統(tǒng)機(jī)械控制式噴油系統(tǒng)進(jìn)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(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)的仿真模型。通過(guò) 仿真計(jì)算，獲得了電噴化改造后燃油噴射系統(tǒng)的關(guān)鍵一阽結(jié)構(gòu)參數(shù)。并且對(duì) 電磁閥在高壓油路中的安裝位置，電磁閥的響應(yīng)速度以及電磁閥旁通泄油 口流通截面積對(duì)噴油特性的影響作了分析和研究，以便能對(duì)以后的試驗(yàn)工 作有所借鑒。 由于電磁閥是電控噴油系統(tǒng)中的關(guān)鍵器件，岡此小論文針對(duì)某型Ｆ［！．磁 閥的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，建立了數(shù)學(xué)模型。并運(yùn)用Ｓｉ
ｍｕｌ ｉ

ｎｋ軟件對(duì)其進(jìn)行了仿真

研究，分析了驅(qū)動(dòng)電壓，初始?xì)庀叮瑥椈深A(yù)緊力，運(yùn)動(dòng)件質(zhì)量等因素對(duì)電 磁閥響應(yīng)特性的影響。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，增大驅(qū)動(dòng)電壓，可以顯著縮短電磁閥 的關(guān)閉時(shí)ｌ＇日Ｊ；縮小初始間隙，可以提高電磁力，縮短電磁閥關(guān)閉時(shí)Ｉ＇日Ｊ；彈 簧予頁(yè)緊力是電磁閥丌啟的阻力，但也是電磁閥關(guān)閉的動(dòng)力，應(yīng)該根據(jù)具體 需要折衷考慮。

關(guān)鍵詞：仿真；柴油機(jī)：電磁閥：燃油噴射系統(tǒng)

哈爾濱ｌ：科人學(xué)碩｝學(xué)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(xué) 學(xué)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(dǎo)師的指導(dǎo) 下，由作者本人獨(dú)立完成的。有關(guān)觀點(diǎn)、方法、數(shù)據(jù)和文 獻(xiàn)的引用已在文中指出，并與參考文獻(xiàn)相對(duì)應(yīng)。除文中已 注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已 經(jīng)公開(kāi)發(fā)表的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)

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

靶蘊(yùn)船
月

哈爾濱１：科人學(xué)’碩十�！郏嬉普撐�

第１章緒論
１．１引言
隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，壞境污染和石油資源危機(jī)已經(jīng)成為２ｌ世紀(jì)人 類(lèi)面臨的兩個(gè)主要問(wèn)題。圍繞著減少有害排放和降低能耗這兩個(gè)問(wèn)題，世 界各國(guó)都在積極丌發(fā)、采用新的技術(shù)。在這種環(huán)境下，人們對(duì)柴油機(jī)的性 能也提出了越來(lái)越高的要求，傳統(tǒng)的機(jī)械調(diào)控式柴油機(jī)已經(jīng)很難滿(mǎn)足這些 新要求…。 近年來(lái)，電控技術(shù)己成為柴油機(jī)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)，而電控燃油噴射技 術(shù)是其中最重要的組成部分。電控柴油機(jī)的研制從整體來(lái)看可分成三個(gè)階

段：上世紀(jì)７０年代為電控柴油機(jī)的開(kāi)發(fā)階段：８０年代為電控柴油機(jī)的實(shí)
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(gè)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(lèi) 型㈦。 資料顯示，新型電控噴油系統(tǒng)的最高噴射壓力已達(dá)到并超過(guò)１５０ＭＰａ， 其中美國(guó)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(dá)３００ＭＰａ。“。對(duì)于傳統(tǒng)的泵一管一嘴噴油系統(tǒng)而言，經(jīng)過(guò)努力，最大 噴射壓力可能超過(guò)１００ⅣｌＰａ，如德國(guó)ＢＯＳＣＨ公司ｆ ２０世紀(jì)９０年代在Ｐｓ７１００ 噴油泵基礎(chǔ)上丌發(fā)的ＲＰ４６型直列噴油泵，在對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了很多改進(jìn)之后， 其最大噴射壓力達(dá)到了１３５ＭＰａ，其ＶＲ—Ｍ噴油泵的最大噴射壓力也達(dá)到 了１３５ＭＰａ，這代表了２０世紀(jì)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(guó)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(dòng)機(jī)零部件制造商，美國(guó)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(dòng)機(jī)各傳感器信號(hào)對(duì)噴油系統(tǒng)進(jìn)行精

確控制，ＥＵＰ２００的最高噴油壓力已達(dá)到２００～ｌＰａ。德國(guó)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(shí)，最高噴油壓力也可達(dá)２００ＭＰａ。

哈爾濱Ｉ：科人學(xué)碩十學(xué)能論艾

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

說(shuō)的．‘‘電噴’’（Ｅ１）。柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)從２（）ｔＨ：紀(jì)７（）年代時(shí)丌始迅速
發(fā)展，其硬件的發(fā)展經(jīng)歷了位置控制、時(shí)間控制和壓力挎制三個(gè)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(chǔ)上，用電控組件來(lái)代替原有的機(jī)械控制機(jī)構(gòu)，提高控制精度和響應(yīng)速 度。其優(yōu)點(diǎn)是無(wú)須對(duì)柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改動(dòng)¨’，生產(chǎn)繼承性好，便于對(duì)現(xiàn) 有機(jī)型進(jìn)行技術(shù)改造；缺點(diǎn)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(guó)Ｌｕｃａｓ公司的ＥＰｌ（：型電控分配泵、美國(guó) Ｓｔａｎａｄｙｎｅ公司的ＰＣＦ型電控分配泵等。

１．２．２時(shí)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(shí)問(wèn)控制式，利用柱塞泵可承載高壓的特性， 并采用高速?gòu)?qiáng)力電磁閥的溢流特性來(lái)控制噴油量希ｌ噴油定時(shí)，但由于電磁 閥的響應(yīng)時(shí)ｌ’日Ｊ對(duì)噴油過(guò)程的影響較大，特別是在高速時(shí)，電磁閥的響應(yīng)速 度相對(duì)變慢”’，，因此，必須對(duì)電磁閥進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，以盡可能縮短響應(yīng)

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

１．２．３時(shí)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(shí)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(shí)問(wèn)一壓力式燃油計(jì)量原理，甚ｆＪ高壓油泵

哈爾濱Ｉ：稗人學(xué)碩十學(xué)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(guò)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(guò)程。 同時(shí)根據(jù)柴油機(jī)運(yùn)行工況的不同，適時(shí)控制噴油量與噴油定時(shí)，從而達(dá)到 與其相適應(yīng)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(guān)，因此其噴射壓力不受柴油機(jī)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(jī)構(gòu)，利用高速電磁閥

控制系統(tǒng)的噴油量、噴油定時(shí)、噴射壓力及ｕ賁油速率等，實(shí)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(lái)，目前已成為柴油

機(jī)電控噴油系統(tǒng)研究領(lǐng)域的重要課題與發(fā)展趨勢(shì)…。

１．３電控燃油噴射系統(tǒng)模擬計(jì)算的意義及現(xiàn)狀
１．３．１模擬計(jì)算的意義
電控噴油系統(tǒng)是目前研究丌發(fā)電控柴油機(jī)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(jìn)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(jìn)…步擴(kuò)大。但總的來(lái)說(shuō)，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(shí)現(xiàn)與噴油系統(tǒng)中各部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)密切相關(guān)，而各參數(shù)之｜’日Ｊ 也是相互聯(lián)系的，改變?nèi)魏我粋�(gè)參數(shù)，都會(huì)引起系統(tǒng)性能的變化。因而， 研究開(kāi)發(fā)一個(gè)新的噴油系統(tǒng)，不僅需設(shè)計(jì)出系統(tǒng)的構(gòu)造和機(jī)理使系統(tǒng)各項(xiàng) 性能指標(biāo)達(dá)到希望值，而且需要在系統(tǒng)滿(mǎn)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(yàn)ｍ”，即設(shè)計(jì)出各種結(jié)構(gòu)并加工成 零件，然后進(jìn)行組合試驗(yàn)。從分析試驗(yàn)結(jié)果中找Ｈ｛較好的配組方案。這種 方。法的明顯缺點(diǎn)是必須花費(fèi)大量的人力、物力、財(cái)力，需要很長(zhǎng)的研究周 期，而且往往由于處理試驗(yàn)結(jié)果的方法和效率的原因，在大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù) 和曲線而前感到束手無(wú)策，試驗(yàn)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(fù)雜的磁、電、機(jī)、 液元件所構(gòu)成，各種參數(shù)之間相互作用，相互影ｎ向，關(guān)系十分復(fù)雜，不存 在單參數(shù)顯式解析關(guān)系。

電子計(jì)算機(jī)的廣泛使用，使計(jì)算研究代替了試驗(yàn)研究。燃油噴射過(guò)程
模擬計(jì)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(duì)噴射過(guò)程進(jìn)

．；；；；；；；；；；ｉｉ；；；ｉ；；；；ｉ；；Ｉ；；——————ｉ——————；；；；—ｉ—————————Ｉ—；Ｉ；ｉ；；；ｉ；；ｉ；；；；；
行數(shù)學(xué)描述，然后編制計(jì)算程序，運(yùn)用計(jì)算機(jī)數(shù)值求解微分方程，以求得 各參數(shù)隨時(shí)間（或隨曲軸轉(zhuǎn)角）的變化規(guī)律ｍ’。 燃油噴射過(guò)程模擬計(jì)算對(duì)于丌發(fā)新系統(tǒng)的重要性已經(jīng)為人們所共識(shí)

哈；Ｊ：濱Ｉｊ櫸人‘子：碩十學(xué)何論文

了。經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證的噴油系統(tǒng)模擬軟件不僅可以用來(lái)改進(jìn)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(yàn)無(wú)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(shù)測(cè)量手段測(cè)不到的系統(tǒng)特性…’。此外，燃油噴射模型還可 以用來(lái)擴(kuò)展現(xiàn)有的柴油機(jī)循環(huán)模擬及柴油燃燒和廢氣排放的多維計(jì)算模 型。隨著柴油機(jī)硬件在環(huán)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)仿真這一新領(lǐng)域研究的不斷深入，對(duì)燃 油噴射模擬的準(zhǔn)確性以及實(shí)時(shí)性也都提出了更高的要求。因此燃油噴射系 統(tǒng)模擬計(jì)算的意義就在于： ｌ、簡(jiǎn)化試驗(yàn)過(guò)程，降低試驗(yàn)消耗，節(jié)約丌發(fā)時(shí)Ｉ＇ａＪ。研究試驗(yàn)無(wú)法測(cè)試 的參數(shù)與性能，起輔助試驗(yàn)與設(shè)計(jì)的作用。 ２、分析噴射特性
’

德累斯頓科技大學(xué)的Ｚｅｌ １ ｂｅｃｋ等人利用模擬計(jì)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(duì)比。江蘇工學(xué)院高 宗英等人通過(guò)對(duì)燃油噴射過(guò)程中出現(xiàn)空穴時(shí)變音速、變密度的研究分析了 系統(tǒng)在有窄穴時(shí)的噴射特性。 ‘３、噴射系統(tǒng)改進(jìn)與門(mén)：發(fā)
Ａｋｉ ＲＯＴｊ

ＭｉＵＦａ等人運(yùn)用模擬計(jì)算柬分析設(shè)計(jì)凸輪型線，實(shí)現(xiàn)適應(yīng)排放

要求的噴油速率控制，Ｈ．Ｒｅｒｌａｃｈ等人運(yùn)用模擬計(jì)算結(jié)合試驗(yàn)研究了靴型 噴油速率控制實(shí)現(xiàn)的可行性。 ４、完善燃燒模型。 ５、為柴油機(jī)實(shí)時(shí)仿真提供數(shù)據(jù)。

１．３．２電控燃油噴射系統(tǒng)模擬計(jì)算的現(xiàn)狀
早在三十年代，人們就已經(jīng)通過(guò)試驗(yàn)和理論柬研究柴油機(jī)的燃油噴射 系統(tǒng)。但是由于計(jì)算復(fù)雜，耗時(shí)過(guò)多，噴射模擬的研究還是受到了限制。 從６０年代起，電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用以及燃油噴射系統(tǒng)在柴油機(jī)發(fā)展中的重要 性閂益突出，噴射系統(tǒng)的模擬計(jì)算得到了發(fā)展…’。圈內(nèi)在燃油噴射系統(tǒng)噴 射過(guò)程模擬計(jì)算方面的工作是從７０年代初）＿ｆ始進(jìn)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(jì)算處理方巾ｊ以及清

哈爾濱Ｉ＋科人學(xué)碩｝ｊ０：：悔論文

華大學(xué)在低速異常噴射機(jī)理領(lǐng)域的研究都取得ｒ積極的成果。此外，上海 柴油機(jī)廠、無(wú)錫油泵油嘴研究所等單位也都相繼進(jìn)行了模擬計(jì)算程序方面 的丌發(fā)工作…１。 但是這些模擬計(jì)算都是針對(duì)機(jī)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(duì)泄漏、流量系數(shù)、空穴、異常噴射等問(wèn)題的研

究。對(duì)于電控噴油系統(tǒng)，由于在油路中增加了電磁閥使得原來(lái)簡(jiǎn)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(guò)程大大復(fù)雜化；而噴射過(guò)程的模擬很大程度上取決于對(duì)電磁閥動(dòng)念過(guò) 程的模擬，而這～過(guò)程又是電、磁、機(jī)、液物理過(guò)程的綜合，其物理數(shù)學(xué) 模型相當(dāng)復(fù)雜。這些給模擬計(jì)算帶來(lái)了很大的困難。國(guó)外也薩處于發(fā)展完 善的過(guò)程中。國(guó)內(nèi)清華大學(xué)電控柴油機(jī)課題組歐陽(yáng)明高等人對(duì)汽車(chē)用電控

泵一管～嘴燃油噴射系統(tǒng)進(jìn)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(tái)，做了以下工作： １、對(duì)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(diǎn)作出較為 詳盡的分析。明確其系統(tǒng)模型的各個(gè)主要組成部分。 ２、根據(jù)系統(tǒng)模型的各個(gè)組成部分，通過(guò)適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化假設(shè)，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(dāng)型號(hào)的電磁閥，分析電磁閥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，
建立電磁閥的數(shù)學(xué)模型，并用Ｓｉｍｕｌｉｎｋ對(duì)其進(jìn)行仿真研究。分析影響電磁 閥ｎ向應(yīng)特性的因素，電磁閥啟閉時(shí)刻對(duì)噴射性能的影響及其與噴射系統(tǒng)的 匹配計(jì)算分析。 ４、對(duì)燃油噴射系統(tǒng)進(jìn)行仿真計(jì)算，分析仿真結(jié)果，優(yōu)化燃油系統(tǒng)的關(guān) 鍵性結(jié)構(gòu)參數(shù)。

哈爾濱Ｉ：樣人學(xué)碩｛．學(xué)他論文

第２章電控燃油噴射系統(tǒng)的物理及數(shù)學(xué)模型
２。１電控燃油噴射系統(tǒng)的選擇
根據(jù)我國(guó)柴油機(jī)發(fā)展的特點(diǎn)．以及固外研制電控噴油系統(tǒng)的方法和經(jīng) 驗(yàn)，選擇電控泵一管一閥一嘴系統(tǒng)作為設(shè)計(jì)系統(tǒng)。在傳統(tǒng)的機(jī)械控制式泵 一管一嘴系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)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(gè)快速電磁閥，來(lái)控制燃油的噴射定時(shí)和噴油量�？� 速電磁閥設(shè)置存高壓油泵與噴嘴ｆｕＪ的高壓油管中，起到一個(gè)溢油口的作用。 當(dāng)柱塞泵油時(shí)，若電磁閥無(wú)電丌啟，則溢油口也打玎，這時(shí)高壓油泵內(nèi)的 燃油壓力無(wú)明顯上升，燃油經(jīng)溢油口流出，針閥處于關(guān)閉狀態(tài)；當(dāng)需要噴 油時(shí)，電磁閥通電吸合，溢油口被關(guān)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(shí)刻，控制了噴 油定時(shí)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(xué)位論文

２．２系統(tǒng)的工作原理
應(yīng)用電磁閥直接溢流調(diào)節(jié)方法改造傳統(tǒng)泵噴嘴時(shí)，電磁閥安裝位置只 有一種選擇，就是像傳統(tǒng)的機(jī)械溢流調(diào)節(jié)機(jī)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(shí)和噴油量的控制靈活性以外， 顯然不可能對(duì)傳統(tǒng)泵噴嘴系統(tǒng)的固有機(jī)液特性進(jìn)行革新。但是，當(dāng)把電磁 閥直接溢流調(diào)節(jié)原理應(yīng)用于傳統(tǒng)泵一管一嘴系統(tǒng)時(shí)，情況卻大不相同，首 先，在傳統(tǒng)噴油泵中，柱塞同時(shí)承擔(dān)供油加壓和調(diào)節(jié)供油最兩大功能，它 們?cè)诮Y(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(dān)供油 加壓功能，而供油量的調(diào)節(jié)任務(wù)則由電磁閥單獨(dú)執(zhí)行，故供油與調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 在結(jié)構(gòu)上得以分離丌來(lái)，成為兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的機(jī)構(gòu)。事實(shí)上，對(duì)于直列泵 而言＋，這樣的設(shè)計(jì)也是必須的，因?yàn)槊扛自O(shè)置一個(gè)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(gè)獨(dú)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(jiàn)的優(yōu)點(diǎn)是傳統(tǒng)油泵結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化和強(qiáng)化。油泵不僅沒(méi)有因 增設(shè)電磁閥而復(fù)雜化，而且還因此取消了傳統(tǒng)的齒條齒卡１：、螺旋槽而簡(jiǎn)化， 這將使高壓供油能力大大加強(qiáng)。這種變革的重要意義在于如果進(jìn)一步為控 制閥在噴嘴和油泵之側(cè)選擇一個(gè)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(dāng)杜塞上升時(shí)，電磁閥處于丌啟狀態(tài)，燃油從電磁閥口高速瀉流，當(dāng) 電磁閥快速關(guān)閉時(shí)，它將引起一個(gè)油錘壓力波，此壓力波同時(shí)朝油泵和油 嘴傳播，當(dāng)下行壓力波到達(dá)噴嘴時(shí)，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(dá)油泵時(shí)，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?yàn)樵谑紫鹊竭_(dá)噴嘴的“油錘”壓力波 與遲后到達(dá)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(guò)程 這～階段噴射是由來(lái)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(jiǎn)化與強(qiáng)化，故可通過(guò)￡與輪和柱塞的沒(méi)計(jì)達(dá)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(xué)碩十學(xué)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(guò)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(dāng)電磁閥 快速打玎時(shí)，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(shí)現(xiàn) 了所謂的“高壓切斷”。應(yīng)當(dāng)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(shí)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(guò)程仍在繼續(xù)。這一壓力波對(duì)高壓卸載過(guò)程起到了緩沖作耀。雖 然在丌始卸壓時(shí)由于電磁閥口兩邊過(guò)大的壓差使湘管壓力迅速下降，但當(dāng) 腿差逐步減少時(shí)，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(diǎn)：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(jī)率。同時(shí)又因油泵簡(jiǎn)化與強(qiáng)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(yīng) 性。首先是結(jié)構(gòu)適應(yīng)性，即它能比電控噴嘴更好的與發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)匹配，安 裝性極好，驅(qū)動(dòng)性十分簡(jiǎn)單，也正是由于這～點(diǎn)，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(yīng)性，即它具有一種比電控泵噴嘴更 “軟”的機(jī)液特性，更能適應(yīng)大的轉(zhuǎn)速和負(fù)載范圍川。 由以上對(duì)電控泵一管一閥一嘴燃油噴射‘系統(tǒng)噴射過(guò)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(jì)算相比，這種時(shí)間控

制式的電掇燃漓噴射模擬除包括機(jī)械、液力過(guò)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(fù)雜得多，難度也大大增加了， 疑體表現(xiàn)在以下幾個(gè)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(yuǎn)較傳統(tǒng)泵一管～嘴系統(tǒng)單管中 麴壓力波傳播復(fù)雜，因此，燃油流動(dòng)的豐控別方程數(shù)增翻。 ２、控制噴油過(guò)程的主動(dòng)邊界增加。油粲控制供油速率，電磁閥控制噴 漆過(guò)程。 ３、電磁計(jì)算的雩｜入大大增加了計(jì)算難度。由于離速?gòu)?qiáng)力電磁閥是控制
．

噴油的核心部件，因此其丌關(guān)特性模擬的好壞直接影響到整個(gè)噴射過(guò)程模
８

哈爾濱Ｉ．槲人學(xué)碩十’’｝：１．ｆ７：論文
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擬的準(zhǔn)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(shí)和噴油毽完全

由電磁潤(rùn)控制實(shí)現(xiàn)，因此除噴油過(guò)程外，其余二個(gè)工作過(guò)程中，高、低壓
油路都怒相通的。高、低壓油路的壓力波動(dòng)會(huì)相瓦影響：

２。３系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
通過(guò)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(xué)模型毒曩

應(yīng)地有四個(gè)模塊；另一方面，電挖燃油噴射過(guò)程的模擬還存在機(jī)械、液力、
電、磁四個(gè)部分相耦合的情況，因此每一模塊又可分解為數(shù)個(gè)子模塊。 在這罩，將就除電磁閥以外的模塊進(jìn)行分析，啦ｌ磁閥部分將在第四章 進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)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(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度碟ｊ線更重要，對(duì)了解噴油嘴的噴

油過(guò)程有決定性意義ｍｔ。ＰＡ６Ｂ燃潮系統(tǒng)的凸輪犁線采用復(fù)合正弦拋物線凸
輪型線。其凸輪的運(yùn)動(dòng)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(fù)加速段。緩沖段用余弦函數(shù)過(guò)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

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噲爾濱１：糕人卷ｊ－碩士學(xué)能論文
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％?＝”ｑ?（ｑ，－００Ｍｊ，＿ｓｉｎ‘≤≥‘伊－－００）】（２－４）

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

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(zhēng)％ｆ矗炳科矗（矽－００）ｊ浯６）

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

等卅（－３ｌ（國(guó)ｊ刊、２ｑ０３－）

（２訓(xùn)）
》１２）

警《２ｑ０３－ｑ’）２＿２Ｇ：

上面１ ２個(gè)公式中有７個(gè)待定系數(shù)（ｊ”（：２、（’’。、Ｇ：、Ｇ，、Ｇ：、Ｇ，。 這些系數(shù)可以根據(jù)凸輪運(yùn)動(dòng)娥律的連續(xù)性來(lái)確定，即在各個(gè)工作區(qū)段交點(diǎn) 處，按前后段公式計(jì)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，（￥，～◇！）３—２Ｇ２（國(guó)，一轡，）＝ｏ一

（２～１６） ｅ２～ｔ？， （２～１８）

哈爾濱Ｉ：稃人學(xué)顴＋學(xué)侮淪艾
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（２—１９）

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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(duì)負(fù)加速度段進(jìn)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◇！）２一（１－ｚ）Ｇ２＝ｏ

相應(yīng)工作區(qū)段終點(diǎn)的凸輪總轉(zhuǎn)角（ｆ＝１，２、３…）（兒

不在三角函數(shù)符號(hào)內(nèi)的都用弧度計(jì)算）；

島護(hù)島餌 島。、‰，．

…一 …～

分別為榻應(yīng)區(qū)段終點(diǎn)、起點(diǎn)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(xué)頸士學(xué)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(zhēng)誓警一厶警一嘶㈨莎，以ｈ％魄）仨（肛黝卸
（２－２３）

式中奠＝｛�。旆θ脼槿加土鹘�(jīng)進(jìn)出油孔時(shí)的流動(dòng)方向判別系數(shù)， ｓ：＝｛∑１只Ｐｐ＞＞只Ｐａ，為燃油流經(jīng)進(jìn)如油閥時(shí)的流動(dòng)方向判別系數(shù)，而．疋（ｘ）為進(jìn)
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(jìn)油孔流通面積簡(jiǎn)圖
‘

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．￡ｅｘ，＝｛’厶一；＿＿囂‰三二二霉？２‰
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２

ｓ（ＨＢ—ｓⅪ惴

（２－２５）

式扎．‘
ｄｔ

柱塞橫截面積（ｅｍ：’）： 計(jì)算步長(zhǎng)（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(xué)碩十學(xué)位論文
ｐ

…一

燃油密度（ｋｇ?ｓｊ／ｃｍ‘）；

２、柱塞的運(yùn)動(dòng)方程
。

式中：ｈ。
門(mén)，，

～～ 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(jì)算應(yīng)用一維流動(dòng)的納維埃?斯托克斯方程。為了簡(jiǎn)化假

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

ａ２．。

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

討論一個(gè)以音速運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)系時(shí)，遷徙項(xiàng)和慣性項(xiàng)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(dāng)燃油平均流速材≤３０ｍ／ｓ，Ｏ≈１４００ ｍ／ｓ時(shí)，其比值不超過(guò)３％。因此

該遷移項(xiàng)可以忽略，高壓油管一維可壓縮不穩(wěn)定流動(dòng)的控制方程可簡(jiǎn)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(zhǎng)為Ｌ的高壓油管沿著燃油流動(dòng)方向分成ｎ等份，并且使得

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

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哈磊：滾ｌ：氍人學(xué)碩士’學(xué)位論文
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嗣理，壓力波大小為： 最 只
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油管在ｉ點(diǎn)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(shí)際計(jì)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(xí)

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(diǎn)，＋越時(shí)刻的狀念，見(jiàn)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＝！＝筻�。　溃保玻臂叶�！±垡�。�！二竺坐！！型＝！型＝！±！！』！！堡�。。�
２ａｐ（１十是：“”Ａｔ）

而邊界點(diǎn)的計(jì)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(xué)碩＋學(xué)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(shí)刻燃油平均流速（ｃｍ／ｓ）；
油管內(nèi)徑（ｃｍ）； 燃油運(yùn)動(dòng)粘度（ｔｉｎ：／ｓ）。

當(dāng)柴、漓為連續(xù)介質(zhì)時(shí)，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(yú)『．＝＾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(shí)

式懶＝”器≯和｛：是＞＜≯Ｐｊ
的流動(dòng)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(xué)碩一卜學(xué)傳論文

２、針閥的運(yùn)動(dòng)方程

式中：所。 。磊

…～ …～

致?lián)础叮穑何⒍腙賴(lài)崱镀郏H￡去
針閥組件的運(yùn)動(dòng)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(jī)械控制式泵一管一嘴系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)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(gè)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(xué)碩十學(xué)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(jiǎn)介
在柴油機(jī)噴射過(guò)程的模擬計(jì)算和研究中，如果采用傳統(tǒng)的燃油系統(tǒng)噴 射過(guò)程模擬計(jì)算方法，必須首先將噴油系統(tǒng)整體細(xì)分成各個(gè)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(duì)每個(gè)微元采用空ｌ’Ｂｊ積分形式的 流體力學(xué)公式分別建立封閉方程組，直接編制程序進(jìn)行計(jì)算，工作量非常 大…。。更主要的問(wèn)題是無(wú)法實(shí)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(kāi)發(fā)的專(zhuān)業(yè)的液壓模擬計(jì)算軟件ＨＹＤＳＩＭ進(jìn)行
建模計(jì)算。該軟件是一個(gè)基于流體動(dòng)力學(xué)理論和多體振動(dòng)力理論的專(zhuān)門(mén)用 柬進(jìn)行液壓噴射系統(tǒng)的模擬計(jì)算分析軟件。 ＨＹＤＳＩＭ軟件采用模塊化的方式建立計(jì)算模型，按結(jié)構(gòu)和功能的不同， ＨＹＤＩＩＭ軟件有１５個(gè)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(lì)組、流量孔組、噴油嘴組和針閥組。存每個(gè)組元中，還可 以根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及功能上的差別選擇不同的元件。功能組中的各 個(gè)元件都有輸入和輸出參數(shù)表，并可對(duì)輸入輸出表進(jìn)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(jī)械連接，還有特殊連接。利用 這些元件，用戶(hù)可以根據(jù)自己的實(shí)際系統(tǒng)，靈活搭建各種計(jì)算模型。ＨＹＤＳＩＭ 軟件采用人機(jī)交互方式建模，操作靈活方便，界面友好，功能強(qiáng)大，參數(shù) 輸入、編輯簡(jiǎn)唯方便。ＨＹＤｓＩｊｌ６軟件還有強(qiáng)大的后處理功能，’能對(duì)討’算結(jié)果

按照用戶(hù)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(gè)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(xué)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(dòng)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(gè)柱塞泄漏單元及邊界條件泄油背壓。與傳統(tǒng)的機(jī)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(jìn) 回油孔，結(jié)構(gòu)變的相對(duì)簡(jiǎn)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(shí)間控制的控制方式，且僅對(duì)燃油噴射系統(tǒng)

中的油路進(jìn)行仿真，因此電磁閥可以簡(jiǎn)單的視為由時(shí)ｆＮＪ控制流通截面積的

哈；ｌ：濱｝：揮人學(xué)碩＋學(xué)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(shí)問(wèn)控制閥（Ｓｗｉｔｃｈ Ｖａｌｖｅ）、容積（Ｖｏｌｕｍｅ）、

泄漏（Ｌｅａｋａｇｅ）和為了能在噴油開(kāi)始脅在油路內(nèi)建立～定的油壓而設(shè)置的
節(jié)流單元（Ｌｅａｋａｇｅ）。 在噴油器部分，噴嘴內(nèi)的油道可以簡(jiǎn)單的視為一個(gè)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(jī)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(gè) 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(gè)機(jī)械液力混合的邊界條件，用來(lái)設(shè)定噴嘴泄漏壓
力和針閥彈簧預(yù)緊力。 ２、油管 Ｈｙｄｓｉｍ中提供了五種可供選擇的管元件，分愛(ài)是：達(dá)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(fù)雜程度幽低到離，

求解時(shí)悶由短到長(zhǎng)，計(jì)算精度也逐漸增高。 本模型中有兩處用到管元件。～處是電磁閥自訂后的高壓油管，另一處

是噴油器內(nèi)的油道，這兩者都需要用管元件進(jìn)行模擬。雖然麥克馬克管的 計(jì)鱗精度最高，但由于它主要用來(lái)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(dòng)的都只有單一的液體，所以不能使用 麥競(jìng)馬克管�？紤]到計(jì)算精度的閥題并綜合求解時(shí)悶的因素怎決定選用吉

德諾夫管模型。這種管的計(jì)算方法是有限體積法，這魁計(jì)算精度最好對(duì)實(shí)
際情況摸擬最真實(shí)的一個(gè)管模型，在現(xiàn)有的設(shè)備條｛牛下，萁求解時(shí)間也不 會(huì)太長(zhǎng)。 ３、容積

Ｈｙｄｓｉｍ中提供了三種可供選擇豹容積元件，分別是：標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)容積的腔壁是閼ｌ性的，容較大小不會(huì)因?yàn)榍粌?nèi)壓力增

哈爾濱ｌ�？迫藢W(xué)碩十學(xué)位論文

大而膨脹，而彈性容積的腔壁是彈性的，容積大小會(huì)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(dòng)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(shí)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(duì)其形變的影響非常小，腔內(nèi)流動(dòng)的又都是液體柴油，所以選 用標(biāo)準(zhǔn)容積即可。
‘

４、其他元件 邊界條件、油管、容積這些關(guān)鍵元件確定之后，其他元件根據(jù)實(shí)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(jì)算時(shí)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(shí)際的物理系統(tǒng)中凸輪與柱塞是通過(guò)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(guò)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(jī)械連接方式，并且陔機(jī)械連接的彈簧剛度選
擇一個(gè)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(xué)模型
下面對(duì)建模過(guò)程中將要用到的幾個(gè)重要功能組元的原理作一個(gè)簡(jiǎn)單的
介紹：

哈爾濱ｌ：袢人學(xué)碩十‘學(xué)何論文

３．３．１凸輪單元基本數(shù)學(xué)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(biāo)； …～ 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(gè)數(shù)；
ｘ、Ｙ Ｗ

Ｆ，、Ｚ．
Ｆ．

…～

為預(yù)緊力和預(yù)加的扭矩；
（３－４）

…一 ～一．

凸輪－Ｆ應(yīng)力ｙ方向的分力： 正應(yīng)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(dòng)與扭轉(zhuǎn)變形示意圖

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

一

３．３．２柱塞單元基本數(shù)學(xué)方程

?

圖３．４杜塞機(jī)械模型

其運(yùn)動(dòng)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(biāo)： …～ 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(gè)數(shù)：

Ｆ．一一一預(yù)緊力；
‘Ｅ州 Ｅ。， ’只。。，

…一 一一 …～

液壓力； 庫(kù)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(xué)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(duì)時(shí)Ｉ＇ＢＪ的微分； …一 真實(shí)容積： ｇ（ｘ） 一一一坐標(biāo)； …～ 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(gè)數(shù)：

”彳

…一橫截面積。

３．３．４泄漏單元基本數(shù)學(xué)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(jì)算公式：
Ｒ 尼
．

�！虢谐胺玻ā胨�，，一Ｒｂ）＋２ｎ＇ｐ萬(wàn)麓¨％－－Ｖｐ）
式中：

（３—１ １）

‰一，＝萬(wàn)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(dòng)力粘度； 泄露壞長(zhǎng)度。

ｋ礦

一～

３．３．５油管單元基本數(shù)學(xué)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(dòng)量守恒方程：

島＋（ｐｖ）。＝０
ｐｖ�。穑觯觥＃�。＝Ｒ

（３一１３） （３—１４）

式中：ｘ…一一 Ｖ…一一 ｐ…一一

流體流動(dòng)方向； 速度： 壓力；
２４

哈爾濱ｌ：科人學(xué)碩十學(xué)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(xué)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
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ｔ
●

．?≈

?ａ

圖３．８孔幾何Ｉ到形

正向流動(dòng)
Ｑ＝

廄乒ｊ
‰２右一萬(wàn)
。？一１＋氏＋
１
＃

（３一１５） （３—１６）

‰．２》

（３—１ ７）

反向流動(dòng)

旺壓焉
厄，２蒼一萬(wàn)
、，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(xué)碩十學(xué)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(biāo)ｉｎ、ｏｕｔ …一 表示入口和出口； 小標(biāo)ｔｈｒ …一 表示節(jié)流孔喉處。
下標(biāo)＋、一

３．３．７針閥單元基本數(shù)學(xué)方程

圖３．９單彈簧針閥
動(dòng)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。…ｄ２。，
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。、�！啊�， 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(dǎo)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(jī)械連接的預(yù)緊力；
針閥關(guān)閉時(shí)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(xué)方程

ＮｏｚｚＩｅ ＩｎｏｄｅＩ

ＮｏｚｚＩｅ
ｃｏｎｆｉｔｌｕ

ｒａＬｉｏｎ

圖３．１

０

ＳＡＣ噴嘴流體流動(dòng)模型

根據(jù)伯努力方程，噴嘴流量：

哈爾濱ｌ：程人學(xué)碩十’學(xué)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(zhuān)脅，、彘砒、
爿。，
西，，，
口。。

７ｒｘｆＩ，，ｉｎ旦�。。耍ǎ渲荩�、。，） …一 為閥座、噴孔入口處和噴孔的流動(dòng)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(yùn)用 Ｈｙｄｓｉｍ軟件建立了仿真模型，闡述了模型中各主要單元的計(jì)算原理和挑選 依據(jù)，分析了各部分零件在實(shí)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(yīng)的連接方式。

哈爾濱Ｉ：剁人學(xué)碩十‘’≯何論文

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

缺的關(guān)鍵部件之一忙”。無(wú)論是單體泵，分配泵還是目自訂研究最熱門(mén)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(jī)噴射系統(tǒng)的 噴油量、噴油定時(shí)等關(guān)鍵特性。電磁閥的工作狀念，尤其是它的快速響應(yīng) 能力和強(qiáng)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(jìn)而
決定了柴油機(jī)的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)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(jìn)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(shí)刻到來(lái)后，驅(qū)動(dòng)電路給螺線圈電磁鐵 施加一驅(qū)動(dòng)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(yùn) 動(dòng)關(guān)閉泄油口，此時(shí)高壓燃油完全從出口進(jìn)入噴油器）Ｔ始噴油；噴油結(jié)束時(shí)，

驅(qū)動(dòng)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(yùn)動(dòng)，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(xué)碩十予：付論文

４．２電磁閥的運(yùn)動(dòng)特性
高速丌關(guān)電磁閥的丌關(guān)速度是決定閥性能的主要標(biāo)志””。電磁閥吸合
運(yùn)動(dòng)過(guò)程可分為兩個(gè)階段：吸合觸動(dòng)時(shí)ｆＨＪ ｆ。和吸合運(yùn)動(dòng)時(shí)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(guò)程，在此過(guò)程中銜 鐵尚未運(yùn)動(dòng)。這段時(shí)Ｉ’白Ｊ是由于電與磁的慣性引起的滯后時(shí)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(yù)緊力大小。進(jìn)入，１階段 后，吸力大于預(yù)緊力，銜鐵丌始運(yùn)動(dòng)，電流變化規(guī)律就比較復(fù)雜：由于工 作氣隙在銜鐵運(yùn)動(dòng)過(guò)程中逐漸減小，使線圈電感逐漸增大并產(chǎn)生反電勢(shì)， 它與線圈自感電勢(shì)一起，共同阻止線圈電流的增長(zhǎng)，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(shì)，直到銜鐵閉合，工作氣隙不 再變化，反電勢(shì)為零，電流按新的指數(shù)曲線上升至穩(wěn)態(tài)電流。這段時(shí)間取

決于閥芯所受的各種阻力。對(duì)于電磁閥的釋放過(guò)程，如果忽略磁導(dǎo)體中渦 流的影響，當(dāng)線圈信號(hào)切除后，電流立即降為零，銜鐵隨即丌始運(yùn)動(dòng)，故
‘

其釋放觸動(dòng)時(shí)間接近于零，遠(yuǎn)較吸合觸動(dòng)時(shí)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(yīng)強(qiáng)度Ｂ與磁場(chǎng)強(qiáng)度Ⅳ的關(guān)系為Ｂ＝／ｔＨ．它對(duì)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(shè)計(jì)與性能要求進(jìn)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(diǎn)、應(yīng)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(yīng)強(qiáng)度很高，磁化曲線在 寬廣的范圍內(nèi)具有較高的磁導(dǎo)率，并且陔材料的冷加工性能良好，價(jià)格適 中，所以應(yīng)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(yùn)動(dòng)過(guò)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(dòng)沖擊性能好的材料，如鐵鋁合會(huì)。

３０

哈爾濱ｆ：群人學(xué)碩十學(xué)何論文

表４．１軟磁性材料的品種、主要特點(diǎn)及應(yīng)用范圍
品種 電工用純鐵或低碳 電工鋼 主要特點(diǎn) 含碳量低（＜Ｏ．０４％），Ｂ。高 （達(dá)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(huì) 應(yīng)用范圍 ～般用二于二直流磁系． 統(tǒng)，１ ０號(hào)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(jià)格貴，磁性能對(duì)機(jī)
械應(yīng)力敏感 電阻率高，比重小，∥不太

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

鐵鋁合會(huì)

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

電機(jī)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(dǎo)熱性較差，硬度高，脆性
增大 Ｂ．特別高（達(dá)２．４Ｔ），居咀

鐵鉆合會(huì)

點(diǎn)高，（達(dá)９８０。（２），電阻率

不高、價(jià)格貴
軟磁鐵氧體：鎳鋅 及錳鋅

為復(fù)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(xué)碩十學(xué)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(hào)鋼

｝｛８～１６８ ｌ（）～１ ４ １．６～
２．８

２～３ ２５～４５
ｌ

鐵鎳合會(huì)１ＪＳ０ 鐵鎳合會(huì)１Ｊ７９ 鐵鎳合會(huì)１ｊ６ 鐵鎳合會(huì)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(huì)１Ｊ２２

１６～３３
４．５

１．３～１．４

１２０～
１６０

密度 材料 電工純鐵 １０號(hào)鋼 鐵鎳合會(huì)１ｊ５０ 鐵鎳合金１Ｊ７９ 鐵鎳合會(huì)１Ｊ６ 鐵鎳合會(huì)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(huì)１Ｊ２２

Ｏ．７５
１．１ ０

４５，一５５
２７

７．７０ ７４０
８．２０ ９８０
?

哈爾濱ｌ：稗人學(xué)碩十學(xué)位論文

４．４電磁閥數(shù)學(xué)模型
電磁閥的工作過(guò)程是～個(gè)典型的電生磁，磁生力，力又產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的過(guò)

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

４．４．１電路模型
給螺線圈施加的電壓Ｕ應(yīng)等于線圈電阻尺分擔(dān)的電壓與磁路中磁鏈∥ 變化產(chǎn)生的感應(yīng)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(dòng)電壓： …一一 線圈中的電流： ， 尺…一等效電阻： …一 線圈在磁場(chǎng)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(yú)二血堅(jiān)：
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(wàn)
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(zhǎng)度：

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

…一

４。４．３機(jī)械模型
電磁閥閥芯在實(shí)際－１．．作過(guò)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(diǎn)接觸時(shí)產(chǎn)生的阻力‘。、吃。，，這罩僅對(duì)
電磁閥干閥進(jìn)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(yīng)強(qiáng)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(yù)緊黽；
．

…一
?

摩擦力：
ｄ，

廠：（，堡業(yè)

（４一１０）
‘

式中：

Ｃ

…一

運(yùn)動(dòng)阻尼。

上下止點(diǎn)的阻力：

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

１）

（４—１２）

Ｋ櫨Ｋ枷，，

…一

上下止點(diǎn)限位器的剛度；
ｊ

ｘ�！В迹竺{ｌ｛ｌｘ時(shí)Ｋ。＝０，

哈爾濱Ｉ。ｆ‘￡人‘孚！傾十。；ｏ何論文

ＸⅢ。＞０時(shí)Ｋ山。＝０。

Ｇ礦（■。

一一

上下止點(diǎn)限位器的阻尼系數(shù)；

Ｘｖａ�。�。＜Ｘ枷。。。，時(shí)Ｃ坍＝０，

ｘ。ｍ，＞０時(shí)Ｃ：。。＝０。
根據(jù)動(dòng)量守恒定律，閥芯運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)件質(zhì)量； 閥芯運(yùn)動(dòng)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(yīng)強(qiáng)度高，但是鐵 磁質(zhì)的磁化率是隨磁場(chǎng)強(qiáng)度日變化而變化的，并且磁感應(yīng)強(qiáng)度Ｂ與磁場(chǎng)強(qiáng) 度Ｈ之ｌ’日Ｊ沒(méi)有線性關(guān)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(wèn)是很復(fù)雜的函數(shù)關(guān)系，這就給計(jì)算磁通量矽帶來(lái)了麻煩。為了

既簡(jiǎn)便又準(zhǔn)確的表示Ｂ與Ⅳ之間的關(guān)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

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．｜

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(xué)碩十學(xué)位論文
ＩＩＩＩＩＩ

４．５電磁閥模型Ｓ ｉ

ｍｕ

Ｉ ｉ

ｎｋ實(shí)現(xiàn)

Ｓｉｍｕｌｉｎｋ是ＭＡＴＬＡＢ提供的一個(gè)用來(lái)對(duì)動(dòng)念系統(tǒng)進(jìn)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(shí)Ｉ’日Ｊ域、離散時(shí)｜’日Ｊ域或者
兩者的混合時(shí)｜’日Ｊ域罩進(jìn)行建�！弧＃樱椋恚�
１ ｉ

ｎｋ為用戶(hù)省去了許多重復(fù)代碼的

編寫(xiě)工作，讓用戶(hù)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(xué)方程，為使比較清晰和結(jié)構(gòu)化，在Ｓｉｍｕｌ
運(yùn)動(dòng)阻力Ｆ子模塊。
ｉｎｋ

建模時(shí)分成三個(gè)子模塊：磁場(chǎng)強(qiáng)度Ⅳ子模塊，電磁作用力Ｆ．，子模塊和閥芯

４．５．１磁場(chǎng)強(qiáng)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(dòng)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(chǎng)強(qiáng)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(xiě)出求解磁場(chǎng)強(qiáng)度Ⅳ的子模塊，如圖４．３所示。

Ｓ

圖‘４．３磁場(chǎng)強(qiáng)度Ｈ了模塊
３６

‘

哈爾濱ｌ：樣人學(xué)碩十學(xué)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(xiě)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(yùn)動(dòng)阻力子模塊
閥芯運(yùn)動(dòng)時(shí)主要隰力有摩擦力和運(yùn)動(dòng)到上下｝ｌ：點(diǎn)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�。等
根據(jù)公式（４—１６）可編寫(xiě)閥芯運(yùn)動(dòng)阻力予模塊，如圖４．５所示。

哈爾濱ｆ：杞！人學(xué)碩十學(xué)位論文

Ｐｒｏｄｕｃｔｌ

圖４．５閥芯運(yùn)動(dòng)阻力Ｆ．子模塊

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

Ｓｉｍｕｌｉｎｋ模型，如圖４．６所示。

哈爾濱｝‘裂人學(xué)碩’｛：。學(xué)侮論文

圖４．６電磁閥動(dòng)念仿真模型

４．６工作參數(shù)對(duì)電磁閥動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性的影響
通過(guò)改變計(jì)算程序孛電磁閥一個(gè)參數(shù)，其他參數(shù)保持不變，計(jì)算褥到 驅(qū)動(dòng)電壓、初始?xì)庀�、彈簧預(yù)緊力和運(yùn)動(dòng)件質(zhì)匿對(duì)電磁闊動(dòng)態(tài)響應(yīng)的影響 規(guī)律。

４．６．１驅(qū)動(dòng)電壓對(duì)電磁閥動(dòng)態(tài)響應(yīng)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(dòng)電壓以提高響應(yīng)瑟尊｜’輯ｊ。 表４．３所示為驅(qū)動(dòng)Ｆｃｌ壓為ｌ ０、２．０、４０、８０Ｖ臼，Ｊ計(jì)算結(jié)果。 表４．３驅(qū)動(dòng)電壓對(duì)電磁閥響應(yīng)時(shí)問(wèn)韻影響 驅(qū)動(dòng)巾‘壓／Ｖ 電磁閥響應(yīng) 時(shí)悶／ｍｓ。
ｌ０

２０ ２。３９

４０

；５０ ２。２６

２．５４

２。３０

哈爾濱ｌ：氍人學(xué)碩‘｝：學(xué)位論文

從表４．３中可以看出，提高驅(qū)動(dòng)電壓町縮矢蛀電磁閥的ｌ響應(yīng)時(shí)ｌ’日Ｊ。這是 因?yàn)�，根�?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(dòng)電壓Ｕ是成詎比的， 因此提高驅(qū)動(dòng)電壓可以顯著增大電磁力，從而縮短電磁閥的響應(yīng)時(shí)間。低 電壓時(shí)響應(yīng)速度提高很快，驅(qū)動(dòng)電瓜超過(guò)４０Ｖ后日Ｉ以應(yīng)時(shí)ｌ＇ＦｌＪ變化較小。增加 驅(qū)動(dòng)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(yīng)速

度。但在高電壓、大電流的驅(qū)動(dòng)下，如果不及時(shí)切斷電源，會(huì)造成鐵芯的 深度飽和，線圈溫升過(guò)高和能耗過(guò)大。所以電磁閥的控制電路應(yīng)保證高壓 閉合，靠剩磁維持閉合狀態(tài)，但在釋放時(shí)需對(duì)剩磁進(jìn)行處理，否則影響電
磁閥的丌啟時(shí)間［２１，１ ０在電磁閥動(dòng)念響應(yīng)特性能夠滿(mǎn)足燃油噴射要求的自，Ｊ．提

下，應(yīng)該盡量采用較低的驅(qū)動(dòng)電壓。

４．６．２初始?xì)庀秾?duì)電磁閥動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性的影響
圖４．７為初始?xì)庀叮埃保?ｍｍ，０．Ｉｍｍ和０．０５ｍｍ時(shí)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(shí)，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(yīng)調(diào)節(jié) 驅(qū)動(dòng)電壓將電磁閥的峰值激磁電流挎制在９Ａ附近。仞始?xì)庀稄模埃保担恚砜s 小到０．０５ｍｍ，９Ａ處的電磁力從２３０Ｎ提高到４４０Ｎ。因此，減小初始?xì)庀叮?不但可以改善電磁閥的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，同時(shí)也有利于減小功耗，延長(zhǎng)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?xì)庀叮埃保担颍幔?br />
（ｂ）初始止Ｃ隙０．１ｍｍ

哈爾濱Ｉ：稃人學(xué)碩十學(xué)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?xì)庀叮埃埃担恚?圖４．７不同初始?xì)庀秾?duì)響應(yīng)特性的影響

４．６．３彈簧預(yù)緊力對(duì)電磁閥響應(yīng)特性的影響
圖４．８所示為彈簧預(yù)緊力１００Ｎ，２００Ｎ和２５０Ｎ的仿真結(jié)果。如圖所示，
彈簧預(yù)緊力對(duì)電磁閥的響應(yīng)速度影響較火。在電磁閥啟閉運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，電

磁閥升程較小，彈簧力基本不變。預(yù)緊力越大，電磁閥閉合延遲越長(zhǎng)，丌 啟時(shí)刻則提日仃。在一定供油壓力和驅(qū)動(dòng)電壓～卜．，預(yù)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(shí)電磁閥立即打�。� ｒ。在滿(mǎn)足
電磁閥閉合時(shí)Ｉ＇日Ｊ要求的前提下，應(yīng)該盡量采用較小的預(yù)緊力。

售 Ｖ
嘩

蒸 馨

時(shí)間（瞻）

圖４．８不同彈簧預(yù)緊力對(duì)響應(yīng)特性的影響

哈爾濱Ｉ’平ＩＩ！人學(xué)碩Ｉｊ。學(xué)ｆ訂論文

４．６．４運(yùn)動(dòng)件質(zhì)量對(duì)電磁閥晌應(yīng)特性．Ｉ！Ｉ勺影響
理論上說(shuō)，運(yùn)動(dòng)質(zhì)量的加大會(huì)使電磁閥關(guān)閉和丌啟過(guò)程的運(yùn)動(dòng)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(yīng)時(shí)Ｉ’日Ｊ加長(zhǎng)¨…。 經(jīng)計(jì)算，運(yùn)動(dòng)件質(zhì)量對(duì)電磁閥的響應(yīng)影響很小，這主要是山于高速?gòu)?qiáng)力電 磁閥產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁吸力，具有足夠的驅(qū)動(dòng)力，而運(yùn)動(dòng)件的質(zhì)量與驅(qū)動(dòng)力 相比又明顯偏小，這樣，就減小了運(yùn)動(dòng)質(zhì)｛霧＝對(duì)運(yùn)動(dòng)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(dāng)丌槽或挖孔：這樣既可減小渦流的 影響，又可減小電磁閥運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量，盡可能地提高電磁閥的響應(yīng)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(xué)模型和ＳｉＩｌｌＵｌｉｎｋ仿真模型，在仿真模型的搭建過(guò)程中，先搭 建了磁場(chǎng)強(qiáng)度子模塊，電磁作用力子模塊，閥芯運(yùn)動(dòng)阻力子模塊三個(gè)小模

型，然后再根據(jù)控制原理將三個(gè)小模型合理連接，構(gòu)成一個(gè)整體的電磁閥 仿真模型。模型搭建完成后，從驅(qū)動(dòng)電壓，初始?xì)庀�，彈簧預(yù)緊力，運(yùn)動(dòng) 件質(zhì)量等幾個(gè)方面分析了影響電磁閥動(dòng)念響應(yīng)特性的因素。

哈爾濱Ｉ：程人�！罚捍T十�！伲汉握撐�

第５章電控燃油噴射系統(tǒng)仿真計(jì)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(jī)電噴機(jī)犁的燃油系統(tǒng)僅僅取消了原機(jī)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(jìn)剛油孔等，因此在初步計(jì)算
時(shí)參考了原機(jī)械控制式燃油系統(tǒng)的相關(guān)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(biāo)定功率時(shí)每循環(huán)噴油量為依掘。 ｇ＝ｇ，Ⅳ‘，／６０?ｆ．門(mén)，，（ｇ／ｓｔ） 式中，Ⅳ，
ｇ，
，ｚ，，

（５一１）

一一 …～

發(fā)動(dòng)機(jī)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(shí)與柱塞直徑ｃ，。的關(guān)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(guān)系 參考該圖和原機(jī)械控制機(jī)型可以取柱塞直徑∥，，＝２３ｒａｍ。

哈爾濱Ｉ：樣人學(xué)碩－１ｊ學(xué)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(jì)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(mén)衛(wèi)（ｍｍ）
式中，仍。

（５—２）

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

燃油密度應(yīng)按照實(shí)際的柴油機(jī)在使用中可能達(dá)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(guān)。一般 可以近似�。� 高速機(jī) 中速機(jī) 低速機(jī)
，？。＝０．７５～０．８０
，７。＝０．８０－－．０．９０ ｎ。＝Ｏ．８５－－．．９．９５

對(duì)于小型機(jī)也可以用以下經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)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(tái)架試驗(yàn)和發(fā)動(dòng)
機(jī)配套試驗(yàn)確定。

（１）高壓油管尺寸與噴油泵柱塞直徑有一定的配套關(guān)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(guò)允許值。對(duì)高速 柴油機(jī)應(yīng)小于２５ｍ／ｓ，對(duì)于大型柴油機(jī)，應(yīng)小于ｌ ５ｍ／ｓ，故油管內(nèi)徑∥可按下 式計(jì)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(jī)轉(zhuǎn)速（ｒ／ｍｔｎ）。

哈爾濱Ｉ’氍人學(xué)碩ｊ：學(xué)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(jì)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(guān)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(dāng)針閥關(guān)閉時(shí)，承

受油壓的面積為（Ｄ？一ｄｊ）．７ｒ／４；當(dāng)針閥丌啟時(shí)，其作用面積增加，變?yōu)?Ｄ；萬(wàn)／４。針閥關(guān)閉和丌啟時(shí)承受燃油壓力的比值稱(chēng)為針閥的承壓比。其關(guān)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(xué)碩十?’≯忙論丈 采用較大的萬(wàn)值時(shí)閉閥壓力增加，對(duì)避免嗩孔樅碳起重要作用。因?yàn)樵?‘噴射術(shù)期燃油壓力的提高可以防止燃?xì)獾构唷Ｍ瑫r(shí)在針閥關(guān)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(wàn)值應(yīng)該越大，但是萬(wàn)值的增加會(huì)使針閥座面直徑及通流 面積相對(duì)減少‘”‘。 ．６、噴油嘴參數(shù)

閉式噴油嘴的參數(shù)參考原機(jī)械控制機(jī)型暫時(shí)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(jì)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(jì)算時(shí)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(lái)計(jì)算速度、升程數(shù)據(jù)。原因足山加速度計(jì)算速度、升程 使用的是積分算法，積分算法對(duì)數(shù)據(jù)表中離散的數(shù)據(jù)細(xì)微偏差并不敏感， 而給出升程計(jì)算速度和加速度時(shí)使用的時(shí)微分算法，微分算法對(duì)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(huì)造成數(shù)值計(jì)算的失敗。Ｅｂ于本 次計(jì)算中采用的升程數(shù)據(jù)精度為每０．５ｄｅｇ計(jì)算一次，并取小數(shù)點(diǎn)后５位， 精度已經(jīng)足夠，故仍然采用給出升程表的算法。對(duì)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(xiě)出計(jì)算程序（見(jiàn)附錄Ａ），計(jì)算出升程數(shù)據(jù)文件（見(jiàn)
附錄Ｂ）直接導(dǎo)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(zhǎng)度：２．２５ｍｍ； 噴孔流出系數(shù)（無(wú)氣穴時(shí)）；０．９； 噴孔流出系數(shù)（有氣穴時(shí)）：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(guān)于噴射霧化特性的計(jì)算公式。該計(jì)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(jì)算（見(jiàn)圖５．２）。
在ＨＹＤＩＳＭ中已經(jīng)內(nèi)含了一些常用計(jì)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(gè)參數(shù)。其經(jīng)驗(yàn)計(jì)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(gè)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(chēng)噴霧外圓角。其計(jì)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(yùn)動(dòng)粘度（ｍ２／ｓ）：
４７

式中：以
７

…～
～～

哈爾濱ｆ：利人學(xué)碩十’學(xué)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(guò)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(zhǎng)度（ｍ）： …一 燃油動(dòng)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(shí)Ｉ’日ｊ（Ｓ）； ｆ…一阻力系數(shù)。

相對(duì)渦流強(qiáng)度：２。

對(duì)噴射霧化質(zhì)量計(jì)算還需要設(shè)置氣缸充氣特性，見(jiàn)表５．２。在菜單欄的
Ｍｏｄｅ］下的Ｃｙｌ
ｉ ｎｄｅｒ Ｃｈａｒｇｅ Ｐｒｏｐｅｒｔｉ

ｅｓ罩設(shè)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(dòng)力粘度ｋｇ／ｍ１
５．５

５．５ ５．５
５．５

５．５
ｒ 嚴(yán)

０．ｎ

５．５

５．５

哈爾濱１：稃人學(xué)碩十學(xué)化淪文

５．１．４其它單元參數(shù)
ｌ、柱塞偶件

運(yùn)動(dòng)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(yù)緊力：１
１ ２０Ｎ；

彈簧剛度：６２Ｎ／ｍｍ；

彈簧阻尼：０．０１Ｎｓ／ｍｍ；余屬?gòu)椈蓛?nèi)部的阻尼郜非常小，常用此數(shù)值計(jì) 算，并不影響計(jì)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(dāng)滾輪處于基圓上時(shí)，

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

的數(shù)值０．００１ＭＰａ，以免計(jì)算時(shí)產(chǎn)生錯(cuò)誤。
初始體積：Ｏｍｍ�！�。 ３、柱塞泄漏 柱塞直徑：２３ｍｍ； 柱塞個(gè)數(shù)：１； 初始間隙長(zhǎng)度：８．７ｍｍ；

間隙長(zhǎng)度：可變；長(zhǎng)度設(shè)定為仞始長(zhǎng)度與柱塞行程之和，Ｈｙｄｓｉｍ會(huì)自
動(dòng)計(jì)算。 用戶(hù)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(jī)械控制系統(tǒng)高壓油管總長(zhǎng)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(méi)有計(jì)算ｄ，Ｊ．高速電磁閥的合適位置尚不能確

哈爾濱ｌ：科入學(xué)碩十學(xué)位論文
ＩＩ

定，因此暫時(shí)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(shí)高壓油路與低壓油路相通，當(dāng)噴油丌始時(shí)， 電磁閥關(guān)閉，高壓油路與低壓油路斷丌，壓力上升超過(guò)針閥彈簧預(yù)緊力時(shí)
噴油丌始。

時(shí)Ｉ’日Ｊ：完全（Ａｂｓｏｌｕｔｅ）；即電磁閥的）『．關(guān)是以整個(gè)時(shí)｜＇日Ｊ或曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)角
來(lái)控制的。

參照：計(jì)算丌始；即電磁閥的丌關(guān)時(shí)Ｉ’日Ｊ是以計(jì)算丌始這點(diǎn)Ｈ，１‘ｌ’日Ｊ來(lái)作參
照的。

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

關(guān)閉響應(yīng)時(shí)ｌ’日Ｊ，但是在實(shí)際工作時(shí)由于受到液力作用，所以實(shí)際的響應(yīng)時(shí)
Ｉ’日Ｊ與仿真結(jié)果將會(huì)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(shí)候流通截面積與時(shí)Ｉ’日Ｊ的關(guān)系如表５．：３所示。
表５．３電磁閥丌啟時(shí)｜’日Ｊ與流通面積 丌啟時(shí)｜’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(xué)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(dāng)于流量系數(shù)）設(shè)定為
０．９。

電磁閥關(guān)閉的時(shí)候流通截面積與時(shí)問(wèn)的關(guān)系如表５．４所示。 表５．４電磁閥關(guān)閉時(shí)ｆＮＪ與流通而積 ，關(guān)閉時(shí)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(shè)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(dòng)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(gè)數(shù)：ｌ； 初始間隙長(zhǎng)度：ｌＯｍｍ； ｌ’日Ｊ隙長(zhǎng)度：恒定；

哈爾濱Ｉ－１降人學(xué)碩十學(xué)何論文
ＩＩ ＢＩ

用戶(hù)定義環(huán)形陽(yáng)Ｊ隙：ｌ，ＯＭＩ’ａ
‘

０．００３ｍｍ；

。２，２００ＭＰａ

０．０２２ｒａｍ。

１２、進(jìn)油管接頭容積

進(jìn)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(duì)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(zhǎng)度包括缸頭內(nèi)部和噴嘴內(nèi)油道這兩部分長(zhǎng)度，油道長(zhǎng)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(gè)數(shù)：ｌ； 泄油槽初始長(zhǎng)度：３７ｍｍ； 針閥與閥套之間問(wèn)隙：０．００３ｍｍ。 １６、針閥 運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量設(shè)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(kù)侖摩擦力的影響因 素。將庫(kù)侖力的值設(shè)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(xué)碩十。學(xué)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(shè)定的比較大，實(shí)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(jī)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(jī)械邊界條件共同構(gòu)成的，但是兩者ｆＨＪ是彼此完令獨(dú)‘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(jī)械邊界通過(guò)各自的連接（液力連

接和機(jī)械連接）與相關(guān)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(jī)械邊界條件：無(wú)。 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(jī)械連接
，

模型中各單元是通過(guò)各種連接（機(jī)械、液力、特殊）連接在辛起的，液力 連接具有方向性，機(jī)械和特殊連接沒(méi)有方向性，但是機(jī)械連接ｎＪ‘以輸入數(shù)據(jù)。 本模型中有兩個(gè)機(jī)械連接： 一個(gè)是在凸輪與柱塞Ｉ’日Ｊ，實(shí)際的物理系統(tǒng)ｒ１１是凸輪與柱寒通過(guò)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(guò)程中完全可以將其視做剛性體。因此該機(jī) 械連接的彈簧剛度選擇一個(gè)非常大的值，而阻尼則可以認(rèn)為是非常小的。 彈簧預(yù)緊力：ＯＮ。
彈簧剛度：１５００００Ｎ／ｒｕｍ。

彈簧阻尼：０．０１Ｎ／ｍｍ： 另～個(gè)是在針閥與邊界條件之間，實(shí)際ｌｚ就是物理系統(tǒng)中的針閥預(yù)緊彈 簧。該彈簧的性能、頇緊力、剛度等對(duì)噴油過(guò)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(xué)碩十學(xué)何論文 由于整個(gè)系統(tǒng)中都是單一性質(zhì)的流體，且認(rèn)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(shè)置為“全局屬性”，因此需要對(duì) 燃油屬性進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)置。Ｈｙｄｓｉｍ數(shù)據(jù)庫(kù)中提供了標(biāo)準(zhǔn)柴油的屬性，可以直接

選用。相關(guān)參數(shù)為：柴油密度：８２０ｋｇ／ｍ１：彈性模鞋：１３８６Ｎ／ｍｍ：：動(dòng)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(yùn)行過(guò)程中數(shù)據(jù)的輸入，現(xiàn)將５．１．１～５．１．４中通過(guò) 計(jì)算、對(duì)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(chēng) 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(yùn)動(dòng)件質(zhì)量 杜塞直徑 凸輪腔壓力 柱塞 彈簧預(yù)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(chēng)

數(shù)掘輸入 時(shí)Ｉ＇日Ｊ 參照 關(guān)閉時(shí)刻 殲啟時(shí)刻 丌肩時(shí)流通截 麗積與時(shí)Ｉ．日Ｊ的 關(guān)系
ＡｂＳ０１ｕｔｅ

計(jì)算丌始
３８ｄｅｇ ６０ｄｅｇ

見(jiàn)附錄
２９１６９ ２：３ｍｍ ０．１ ＭＰａ １１２０Ｎ

見(jiàn)表５．３

電磁 閥

丌啟狀念下的 流通截面積增 量因子 關(guān)閉時(shí)流通截 面積與時(shí)｜’日Ｊ的 關(guān)系 關(guān)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(jiàn)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(dòng)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(xué)碩十學(xué)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(chēng) 柱塞個(gè)數(shù) 初始ｆ１日Ｊ隙 長(zhǎng)度 柱塞 泄漏 Ｉ、日Ｊ隙長(zhǎng)度
０

數(shù)掘輸入
１

名稱(chēng)

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(wú)氣穴時(shí)） ｕＱｊｆＬ流出系數(shù) （有氣穴時(shí)） 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(zhǎng)度與柱 塞行程之和
ＭＰａ ２００
ＭＰａ

０．００４ｍｍ ０．Ｏｌ ５ｍｍ

用戶(hù)定義 環(huán)形ｆＢＪ隙

Ｏ．７４

油泵 至電 磁閥 長(zhǎng)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(gè)數(shù) 電磁 閥泄 漏 初始問(wèn)隙 長(zhǎng)度 間隙氏度 用戶(hù)定義 環(huán)形問(wèn)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(duì)渦流強(qiáng)度 皇￡缸充＾ｅ特性 進(jìn)油 管接 頭容 積 初始容積 蒸汽壓力 蒸汽初始體積

公式
２

見(jiàn)衷５．２
３００ｍｍ’‘ ０．００ｌＭＰａ Ｏｍｍ：。

恒定
０．００３ｍｍ ０．０２２ｍｍ

哈爾濱Ｉ。．科－１１人學(xué)碩十學(xué)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(zhǎng)度 噴嘴 內(nèi)油 道 內(nèi)徑 壁厚 楊氏模量 泊松比 運(yùn)動(dòng)部件 質(zhì)量 庫(kù)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(gè)數(shù) 泄油槽初始長(zhǎng) 度 針閥上ｊ閥食之 ｌ＇ｆ｜Ｊ Ｉ’日ｊ隙 壓力邊界條件 機(jī)械邊界條件 彈簧預(yù)緊力 彈簧剛度 彈簧阻尼 彈簧預(yù)緊力 彈簧剛度 彈簧阻尼 柴油密度 彈性模量 動(dòng)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(jī)械 連接 針‘閥 預(yù)緊 彈簧

３７ｍｍ’

０．００３ｒａｍ

Ｘ軸方向
０．３ＭＰａ

無(wú)
（）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(jì)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(duì)仿真步長(zhǎng)、精度、 發(fā)動(dòng)機(jī)特性等進(jìn)行設(shè)置。在模擬控制中設(shè)定發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速１０５０ｒｐｍ，計(jì)算步長(zhǎng) ０．００１５度，發(fā)動(dòng)機(jī)沖程為４沖程�？傆�(jì)算長(zhǎng)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(gè)數(shù)據(jù)。 Ｈｙｄｓｉｍ后處理軟件ＰＰ２捌有良好的Ｉ剄形界面，只要設(shè)置需要輸出的數(shù) 據(jù)，就能自動(dòng)生成圖表。丌始仿真，結(jié)果如下：

賒爾濱丁稃人學(xué)硒十學(xué)伊論邏
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０ １０

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７０

Ｄ Ｄ Ｏ Ｏ喜Ｂ，墨二４ ０

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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(kāi)張
２

��；
平均皤灌圓￡ ∞ ∞

２

２

噴箍障

累積噴ｉ蝗

１６一 Ｃ霜

１

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∞
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(lè)腔、電磁閥腔與娃塞腔樂(lè)力
５７

哈爾濱Ｉ：群人學(xué)碩十’學(xué)何論文

對(duì)柴油機(jī)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(lèi)型、升程、速度、加速度特性等ｊ柱塞直釋?zhuān)桓摺唬擞烷L(zhǎng)度、內(nèi)徑；
電磁閥位置、流通面積、開(kāi)關(guān)速度等；針閥升程、針閥質(zhì)量：彈簧預(yù)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(jiàn)圖５．３）和噴油率曲線（見(jiàn)圖５．４）來(lái)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(yù)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(méi)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(jiàn)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(yù)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(shí)針閥丌始回落，但是剛落線沒(méi)有一卜升線這么陡直，并在 落座后又出項(xiàng)了一小小上升，有些抖動(dòng)。再對(duì)比電磁閥的丌關(guān)曲線（見(jiàn)圖 ５．４），電磁閥閉合時(shí)刻在凸輪轉(zhuǎn)角１９ｄｅｇ的時(shí)刻，針閥丌始上升的時(shí)刻在 ２４．１７９ｄｅｇ，延時(shí)５．１７９ｄｅｇ：電磁閥重新丌啟時(shí)刻是３０ｄｅｇ，針閥落座時(shí)刻 是在３８ｄｅｇ，延遲８ｄｅｇ。從針閥升程曲線看，整個(gè)噴油持續(xù)期為１
達(dá)到了２００．０１８ｍｍ ５／ｄｅｇ。 蓄壓腔的最高壓力為１２６８．９６ｂａｒ，出現(xiàn)時(shí)刻為２９．３９４ｄｅｇ凸輪轉(zhuǎn)角。實(shí)
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(jiàn)
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(jiàn)圖５．５）也隨之下降，但是在４０ｄｅｇ左右時(shí)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(jiàn)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(wèn)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(zhǎng)度，適當(dāng)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(huì)增加燃油在油路內(nèi)的流動(dòng)阻力。
縮短高壓油管長(zhǎng)度和減小高壓油管內(nèi)徑可以減小壓力波對(duì)噴油特性的影響， 可能有助于遏制針閥的抖動(dòng)。另外，增加杠塞泵直徑和柱塞的運(yùn)動(dòng)速度也可 以提高噴油壓力，但是這勢(shì)必會(huì)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(xué)碩士學(xué)待論文

施有：縮短高壓油管的總長(zhǎng)度，同時(shí)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(lè)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(dòng)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(guò)反復(fù)多次計(jì)算后得到較理想結(jié)果，相關(guān)參數(shù)修改
如下：

針閥彈簧預(yù)緊力改為１３９５Ｎ比原米減�。保埃担�；針閥最大歹１．程由原來(lái)的 ０．８ｍｍ改為０．６ｍｍ；噴孔個(gè)數(shù)減少２個(gè)變?yōu)椋穫�(gè)：高壓油管內(nèi)徑改為５．６ｍｍ， 油泵至電磁閥段距離變?yōu)椋保叮担恚恚姶砰y至噴嘴段變?yōu)椋保担常恚�，總長(zhǎng)度比原來(lái) 減小了７０ｍｍ；電磁閥的閉開(kāi)時(shí)間變?yōu)椋常福玻罚洌澹缙睿叮埃福担洌澹纾黄渌麉?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(dá)到了 １５１６．１６ｂａｒ，比原先１２６８．９６ｂａｒ提高了近２４７．２ｂａｒ，達(dá)到了最高噴油壓力 １５００ｂａｒ的設(shè)計(jì)要求。但是從蓄壓腔壓力變化曲線來(lái)看（見(jiàn)圖５．６）壓力波動(dòng)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(shí)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(shì)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(xué)硬十學(xué)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(lè)力變化基本較平和，沒(méi)有出現(xiàn)較人的壓力波動(dòng)， 最高勝力冉現(xiàn)時(shí)刻為３ｔ３ｔｉｅｇ力右。而商勝油管與噴嘴連接腔內(nèi)的坻：乃波動(dòng)較 大。在壓力達(dá)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(dòng)顯著變?nèi)�，這足電磁閥突然重新開(kāi)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(dòng)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(jiàn)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(lè)腔樂(lè)力變化鞠線ｌＩｉ‘以看出在此時(shí)刻出現(xiàn)了波峰。最高噴 汕率為１７７．３０６ｍａ３／ｄｃｇ，出現(xiàn)時(shí)刻為３２．２６９５ｄｅｇ，與蓄樂(lè)腔最高壓力時(shí)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(ài)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(lái)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(xué)碩士學(xué)位論文

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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?lài)娪托纬蓢婌F，對(duì)噴油的要求是：良好的霧化，通常用 霧化細(xì)度和霧化均度來(lái)衡量；足夠的貫穿距離，既要求噴霧足夠遠(yuǎn)又不能?chē)?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(lái)講有三個(gè)重 要參數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)燃油霧化特性：油粒平均直徑叱；噴霧貫穿距離Ｓ；噴霧錐角
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圖５．９貫穿距離

６１

啥爾濱丁稃久學(xué)碩＋學(xué)待論文

蚓５．１０噴霧錐角

油粒甲均直徑如圖５．１ｌ，在噴油開(kāi)始和結(jié)束時(shí)出現(xiàn)兩尖峰，直徑較大， 這是由于在噴油開(kāi)始和結(jié)束時(shí)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(shí)刻為３２．２６９５ｄｅｇ凸輪轉(zhuǎn)角．與蓄№腔 最高壓力時(shí)刻一致。最人貫穿距離為４７０．０３７ｍｍ，出蛻時(shí)刻是３７．７０１ｄｏｇ。

圖５．１１

Ｓａｕ

Ｌｅｔ＂平均卣．符

５．３．４針閥運(yùn)動(dòng)
此處針閥是采用的低僂斡結(jié)構(gòu)捌，即針閥彈簧通過(guò)彈簧瘁直接推動(dòng)針閥 運(yùn)動(dòng)，省去廠緣來(lái)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(xué)碩士學(xué)位論文

，運(yùn)動(dòng)件的質(zhì)量，使針閥運(yùn)動(dòng)響應(yīng)速度加快，同時(shí)也有利于減小針閥對(duì)閥座
的沖擊。

針閥在２４ｄｅｇ時(shí)刻開(kāi)始升起，在噴油初期針閣振動(dòng)較人，在２８ｄｅｇ＾輪

轉(zhuǎn)角之后基奉穩(wěn)定在０．６ｍ處，并在４５．９９ｄｅｇ時(shí)刻開(kāi)始回落。針閥落座較穩(wěn)，
但在最后有一點(diǎn)小小抖動(dòng)。這一小小抖動(dòng)造成低速?lài)娪蜕踔恋斡�，有可能�?huì) 造成燃燒惡化使噴孔結(jié)焦。 針閥運(yùn)動(dòng)的最大速度為３．２２ｍ／ｓ，而一般要求這個(gè)速度不超過(guò)２．３ｍ／ｓ， 此處這個(gè)速度顯然過(guò)人，可能對(duì)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(dāng)于針閥落座應(yīng)力為：８５７．２ｔｆＰａ，座面許用應(yīng)力值為： ８５７．５ｂｉＰａ，符合要求。

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掣 糸 匪 赤

凸輪轉(zhuǎn)角（ｄｅｇ）

圖５，１２針閥升程

圖５．１３針閥運(yùn)動(dòng)速度

６３

哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文

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一 一。一 一 帥一
圖５．１４針閥受力

５．３．５凸輪運(yùn)動(dòng)

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凸輪轉(zhuǎn)角（ｄｅｇ）

圖５．１５在１０００ｒｐｍ時(shí)凸輪轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動(dòng)加速度 從噴油率曲線可以看出噴油開(kāi)始時(shí)刻為２４ｄｅｇ，結(jié)束時(shí)刻為４７ｄｅｇ。對(duì)應(yīng) 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(kāi)始時(shí)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(shí)刻為降速段，‘這使噴 油結(jié)束時(shí)油壓能迅速下降，同時(shí)對(duì)應(yīng)加速度曲線來(lái)看，噴油結(jié)束時(shí)的加速度 較小，這樣可避免油壓下降過(guò)快導(dǎo)致氣穴的產(chǎn)生嘲。

哈爾濱ｌ：稃人學(xué)碩十學(xué)何論文

凸輪轉(zhuǎn)角（ｄｅｇ）

圖５．１６凸輪表面接觸的赫茲應(yīng)力

頻率（Ｈｚ）

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

一個(gè)頻率為Ｏ．０１５Ｈｚ，即周期為６６．６６７ｄｅｇ凸輪轉(zhuǎn)角，正好對(duì)應(yīng)低頻變化規(guī) 律，因?yàn)榉抡嬗?jì)算時(shí)長(zhǎng)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(duì)應(yīng)高頻變化規(guī)律。 因此可以確定赫茲接觸應(yīng)力的振動(dòng)是由于數(shù)掘輸入造成的。最高赫茲應(yīng)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(duì)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(guān)鍵器件承擔(dān)著精

哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文

確控制噴油的任務(wù)，因此有必要對(duì)電磁閥在高壓油管中的位置、電磁閥開(kāi)閉 響應(yīng)速度以及泄油口流通面積等因素對(duì)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(duì)噴油特性的影響
在其他參數(shù)不變的情況下，分別取三個(gè)不同位置進(jìn)行分析：ｌ，前段高壓 油管（電磁閥至連接腔段）長(zhǎng)度２０ｍ、后段高壓油管（油泵至電磁閥）長(zhǎng)度為

２９８咖：２，前段長(zhǎng)度１５３衄、后段長(zhǎng)度１６５衄；３，前段長(zhǎng)度２９８衄、后段長(zhǎng)
度２０舳。仿真結(jié)果見(jiàn)圖５．１８至圖５．２ｌ。 泵腔內(nèi)最高壓力１位置時(shí)最高，２次之：電磁閥腔內(nèi)最高壓力也是ｌ位 置時(shí)最高，２次之；蓄壓腔內(nèi)最高壓力３位置時(shí)最高，２次之。從壓力波動(dòng)方 面來(lái)看，２位置時(shí)與ｌ，３相比較最為穩(wěn)定，這從針閥運(yùn)動(dòng)也可以看出，２位 置時(shí)針閥運(yùn)動(dòng)比較穩(wěn)定，ｌ針閥升起時(shí)間較短而３則出現(xiàn)了嚴(yán)重的二次噴射。 理論上來(lái)講電磁閥越靠近噴油器，電磁閥關(guān)閉開(kāi)啟與針閥升起落座之間的延 遲應(yīng)該越短，但是從圖５．１９看反而離噴油器最遠(yuǎn)的３位置時(shí)針閥升起相應(yīng)快

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

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凸輪轉(zhuǎn)角（￡Ｉｅｇ）‘

圖昆１８電磁閥不同位置時(shí)泵腔壓力

哈爾濱Ｔ稃久學(xué)碩＋學(xué)伊論逆

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凸輪轉(zhuǎn)角（ｄｅｇ）

圖５。１９電磁閥不同位置時(shí)電磁閥腔壓力

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圖５．２０電磁閥不同位置時(shí)蕾壓腔壓力

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凸輪轉(zhuǎn)角（Ｏｅｇ）

圖５．２王電磁閥不同位置時(shí)針閥升程

６７

哈爾濱Ｉ’稃人。學(xué)碩十學(xué)何論文

由于電磁閥位置對(duì)噴油特性的影響比較復(fù)雜，上面所取得ｌ、２、３三種

情況不足以揭示電磁閥位置對(duì)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(biāo)準(zhǔn)，距離每增加３０ｍｍ計(jì)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(shí)各腔最高壓力變化

由圖５．２２可見(jiàn)，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(fù)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(fù) 荷的角度來(lái)看應(yīng)該把電磁閥布置在離噴油泵較近的地方。但是從壓力波動(dòng)的 情況來(lái)看電磁閥距離連接腔１２０ｍｍ～１８０ｍｍ之川時(shí)蓄壓腔內(nèi)的壓力波動(dòng)相對(duì) 較穩(wěn)定，仿真數(shù)據(jù)比較可靠，距離超過(guò)１８０ｍｍ后壓力波動(dòng)丌始劇烈起來(lái)。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(wèn)，這時(shí)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(dòng)情況也相對(duì)較好。

５．４．２電磁閥旁通泄油口流通面積對(duì)噴油特性的影響
同樣取三種不同的泄油口流通而積進(jìn)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(xué)碩士學(xué)位論文

∞ ．Ｑ

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凸輪轉(zhuǎn)角（ｄｅｇ）

圖５．２３電磁閥泄油口不同流通面積時(shí)蓄樂(lè)腔樂(lè)力

凸輪轉(zhuǎn)角（ｄｅｇ）

圖５．２４電磁閥泄油口不同流通面積時(shí)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(dāng)泄油口面積由１０．４ｍｍ２減�。矗恚恚矔r(shí)蓄壓腔最高壓力由 １５３１．１ｌｂａｒ提高到了１７１５．９１ｂａｒ，高了１８４．８ｂａｒ。從針閥運(yùn)動(dòng)看（見(jiàn)圖５．２４）， 較小的泄油口流通面積也有利于電磁閥關(guān)閉與針閥開(kāi)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(shí)壓力卸載減緩，造成噴油持續(xù)期變長(zhǎng)， 噴油量增加嘲。從圖５．２４針閥運(yùn)動(dòng)曲線看，泄油口流通面積對(duì)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(yīng)根據(jù)具體情況來(lái)選擇，不是越 小越好。

哈爾濱工釋人學(xué)碩士學(xué)位診文

５．４．３電磁閥晌應(yīng)速度對(duì)噴油特性的影響
電磁閥的快速響應(yīng)對(duì)精確控制噴油是十分重要的㈨。在此取三種不同響 應(yīng)速度來(lái)分析：ｌ，電磁閥開(kāi)啟關(guān)閉的響應(yīng)時(shí)間為０．４ｍｓ；２，電磁閥開(kāi)啟關(guān) 閉的響應(yīng)時(shí)間為０．８ｍｓ：３，電磁閥開(kāi)啟關(guān)閉的響應(yīng)時(shí)間為１．（Ｓｍｓ。

∞ ．Ｑ

只

出

凸輪轉(zhuǎn)角（ｄｅｇ）

圖５．２５電磁閥小捌響應(yīng)速度時(shí)蓄勝腔胝力

凸輪轉(zhuǎn)角（ｄｅｇ）

闊５．２６電磁闊不同響應(yīng)速度時(shí)針閥升程 由圖５．２５可見(jiàn)，快速的響應(yīng)速度有利于噴油壓力的提高，當(dāng)響應(yīng)時(shí)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(lái)的時(shí)刻也提前了接近２ｄｅｇ凸輪轉(zhuǎn)角。從圖５．２６看，響應(yīng)速 度的提高有利于縮短電磁閥關(guān)閉開(kāi)啟與針閥升起落座之間延遲。從噴油持續(xù) 期來(lái)看，電磁閥響應(yīng)時(shí)間為１．６ｍｓ的持續(xù)期要硝短一些，主要是由于慢的響 應(yīng)速度不利于電磁閣關(guān)閉時(shí)迅速建立起高壓力，從而使得針閥開(kāi)啟落后，使
７０

哈爾濱ｌ：樣人學(xué)碩十學(xué)位論文

得整個(gè)的閉合期縮短…”。
● ●

５．５本章小結(jié)
本章應(yīng)用第３章中建立的電控燃油噴射系統(tǒng)Ｈｙｄｓｉｍ模型，首先進(jìn)行了數(shù) 據(jù)輸入，然后進(jìn)行了仿真計(jì)算，仿真結(jié)果顯示陔燃油系統(tǒng)的主要問(wèn)題是噴油 壓力不足。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，采取了一些改進(jìn)措施，將噴孔數(shù)由原來(lái)的９個(gè)減 少至７個(gè)：針閥最大升程由０．８ｍｍ減少至０．ｇｒａｍ；縮短電磁閥關(guān)閉的時(shí)Ｉ旬； 將高壓油管的長(zhǎng)度縮短７０ｍｍ，油管內(nèi)徑減小至５．６ｍｍ：剮時(shí)適當(dāng)調(diào)節(jié)針閥彈 簧預(yù)緊力和電磁閥位置。經(jīng)過(guò)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(dá)到設(shè)計(jì)要求，霧化質(zhì)量也較好，同時(shí)針閥、凸輪受力也在允許 的范圍內(nèi)。 通過(guò)分析電磁閥位置、電磁閥旁通泄油口以及電磁閥響應(yīng)速度對(duì)噴油特 性的影響，發(fā)現(xiàn)電磁閥應(yīng)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(shí)壓力波動(dòng)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(shí)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(yīng)有利于縮短電磁閥關(guān)閉丌啟與 針閥升起落座之Ｉ’日Ｊ的延遲，這對(duì)精確控制噴油過(guò)程是十分重要的。

哈爾濱Ｉ…料＇ｊ學(xué)碩｝學(xué)何論文

結(jié)

論

隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，環(huán)境污染和石油資源危機(jī)已經(jīng)成為２ｌ世紀(jì)人 類(lèi)匾曬韻兩個(gè)主要問(wèn)題。節(jié)省油耗翱改善攤放已經(jīng)成為當(dāng)今柴涵桃的發(fā)震 趨勢(shì)，因此對(duì)燃油系統(tǒng)的要求也越來(lái)越高。本文在ＰＡ６ｂ柴油機(jī)傳統(tǒng)的泵管

嘴燃濁噴射系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)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(guò)仿真計(jì)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(duì)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(guò)反復(fù)計(jì)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(dá)到設(shè)計(jì)要求，霧化質(zhì)量也較好，同時(shí)針閥、凸輪受力

也在允許的范圍內(nèi)。實(shí)際系統(tǒng)可參照仿真系統(tǒng)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)制造。 ２、通過(guò)分析電磁閥位置、電磁閥旁通泄油口以及電磁閥響應(yīng)速度對(duì)噴 漆特性的影響，發(fā)現(xiàn)電磁悶應(yīng)靠置在距離連接腔１３０ｍｍ－１６０ｍｍ之問(wèn)，這樣
可獲得較高的噴油壓力，并能有效的控制壓力波動(dòng)。較小的電磁閥旁通泄 溯口流通藤積有利于在噴潮開(kāi)始時(shí)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(dòng)電壓可以顯著增大電磁力，從而縮短ｒ乜磁閥的購(gòu)應(yīng)時(shí)翔。

增加驅(qū)動(dòng)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(yīng)速度。但在高電壓、大電流的驅(qū)動(dòng)下，如果不及時(shí)切斷電源，會(huì)造成斷 電震的剩磁過(guò)高，影響電磁闔的殲窟時(shí)間。在電磁閥動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性麓夠滿(mǎn)

足燃油噴射要求的前提下，應(yīng)該盡憊采用較低的驅(qū)動(dòng)電壓。減小初始?xì)庀叮?不但可以改善電磁閥的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，同時(shí)也有利于減小功耗，延長(zhǎng)電磁
鐵工作壽命。彈簧預(yù)緊力對(duì)電磁閥的響應(yīng)速度影響較大。預(yù)緊力越大，電 磁閥閉合延遲越長(zhǎng)，丌啟時(shí)刻則提前。在一定供油壓力和驅(qū)動(dòng)電壓下，預(yù) 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(shí)電磁

閥立即打開(kāi)。在滿(mǎn)足電磁閥閉合時(shí)問(wèn)要求的自仃提下，應(yīng)該盡齡采用較小的 預(yù)緊力。運(yùn)動(dòng)件質(zhì)繁對(duì)電磁閥的響應(yīng)影響ｉ瑟小，這棗要是由”ｊ乞高速?gòu)?qiáng)力電
磁閥產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁吸力，具有足夠的驅(qū)動(dòng)力，瓶運(yùn)動(dòng)件的質(zhì)量與驅(qū)動(dòng)力 相比又明濕偏小，這樣，就減小了運(yùn)動(dòng)質(zhì)量列‘運(yùn)動(dòng)艦律的影響。

哈爾濱１：拌人學(xué)碩十。節(jié)何論文

無(wú)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(méi)有經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證。同時(shí)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(shí)ｌ’日Ｊ控制的理想閥，這會(huì)造成仿真結(jié)果與實(shí)際情況有較大的誤差。 另外在電磁閥建模過(guò)程中，沒(méi)有考慮螺線圈渦流的影響，這會(huì)造成仿真結(jié)
果與實(shí)際有較大的誤差。針對(duì)這些不足今后還需要通過(guò)試驗(yàn)對(duì)比和模型改 進(jìn)作進(jìn)一步的修幣和完善。

哈爾濱ｌ‘ｆ。＃人學(xué)碩十�！邸握撐�

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

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

［９］

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

［１ ０］李證帥．高壓共軌電控燃油噴射系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真．西安建筑科技大 學(xué)碩士學(xué)位論文，，２００１：１２－２０頁(yè) ［１１］徐兆坤，周葦．?dāng)?shù)值仿真在柴油機(jī)燃油系統(tǒng)葉ｌ的應(yīng)用．計(jì)算機(jī)工程與 科學(xué)，１ ９９８年２月第２０卷第１期：７９—８２頁(yè)

［１２］劉勝吉等．柴油機(jī)噴油過(guò)程的模擬計(jì)算研究．內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào)，２０００年１８
卷第４期：３６５—３６９頁(yè)

［１３］汪志剛，張敬國(guó)．高速?gòu)?qiáng)力電磁閥的研究現(xiàn)狀．車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)，第１期（總
第１ ４３期）２００３年２月：１
２—１

７頁(yè)

［１ ４］夏勝枝，周明，李希浩，歐陽(yáng)明高．高速?gòu)?qiáng)力電磁閥的動(dòng)念響應(yīng)特性． 清華大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），２００２年第４２卷第２期：２５９—２６４頁(yè) ［１ ５］連長(zhǎng)震，李建秋，周明，歐陽(yáng)明高．電控燃油噴射用高速電磁閥驅(qū)動(dòng)方

哈爾濱Ｉ：科人學(xué)碩十學(xué)位論文

式研究．汽車(chē)：【程，２００２年（第２４卷）第４期：３ｌ ０—３ ｌ ５負(fù) ［１６］黃官升，丁華榮，楊青．高速Ⅱ向應(yīng)電磁閥的研究．兵工學(xué)報(bào)，１９９８年５月
第１９卷第２期：１８９－１ ９２頁(yè) ［１ ７］汪志剛，張敬國(guó)，陳勤學(xué)．電控柴油機(jī)用高速電磁閥的仿真研究．機(jī)電 設(shè)備，２００３年第４期：２２－２６頁(yè) ［１ ８］朱春雨，盧啟龍，歐陽(yáng)明高．電控柴油噴射用高速?gòu)?qiáng)力電磁閥的數(shù)字 仿真與試驗(yàn)驗(yàn)證．車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)，１９９７年第５期：：｛６一：｛９頁(yè)

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

［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(jī)設(shè)計(jì)與制造．２００７年１５卷３期：１—５頁(yè) ［２３］劉福華．柴油機(jī)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(yè)

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

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

［２６］張遠(yuǎn)軍，李孟良．柴油機(jī)噴油技術(shù)的選擇．上海汽車(chē)．２００６年７期：
４０一４３頁(yè)
．

［２７］毛麗，楊曉峰．電控單體泵式柴油機(jī)的建模與仿真研究．機(jī)電工程技 術(shù)．２００６年３５卷６期：１ Ｏ卜１ ０３頁(yè) ［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(jī)仿真
模型的研究．內(nèi)燃機(jī)工程．２００６年２７卷２期：２９－３２頁(yè)

［２９］仇濤，劉興華．電控單體泵供油系統(tǒng)仿真研究．車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)．２００５年２
期．２３—２５頁(yè)

［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(chē)之友．２００４
年１４期：６８—７０頁(yè)

哈爾濱ｌ：群人學(xué)碩十’了：１市論文

［３１］錢(qián)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(chē)與配件．２００４年４期：：３２一：｛３頁(yè) ｆ：３２］郝守鋼，周明，夏勝枝，歐陽(yáng)明高．電控單休泵電磁閥動(dòng)念響應(yīng)特性 數(shù)值仿真．內(nèi)燃機(jī)工程．２００３年２４卷２期：ｌ（）一ｌ ３頁(yè)

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

［：３５］戚宗軍．泵一管一嘴柴油電噴系統(tǒng)的研究與試驗(yàn)．浙門(mén)：大學(xué)碩士學(xué)位論
文．２０００：２—４頁(yè) ［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(huì)江善，平濤，凌勵(lì)遜．柴油機(jī)高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)共軌壓力控制
技術(shù)研究．柴油機(jī)．２００６，２８（３）：５—７頁(yè) ［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(xué)碩十學(xué)位論文

攻讀碩士學(xué)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(duì)某型柴油機(jī)進(jìn)行電噴改造的設(shè)計(jì)方案．柴油 機(jī)．２００６增刊：６０－６２．

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

國(guó)內(nèi)燃機(jī)學(xué)會(huì)．中國(guó)內(nèi)燃機(jī)學(xué)會(huì)第七屬學(xué)術(shù)年會(huì)，中國(guó)上海，２００７年
１０月．江蘇月‘陽(yáng)：月‘陽(yáng)市教育印刷廠，２００７：６９—７３．

哈爾濱ｌ：程人學(xué)碩十學(xué)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(guān)心，支持和幫助我的人 們表示感謝： 首先要感謝我的導(dǎo)師李曉波教授，本論文也ｍ足在李老師的精心指導(dǎo) 下完成的。在近三年的碩士學(xué)習(xí)期Ｉ’日Ｊ，李老師給我提供了良好的學(xué)習(xí)、科 研環(huán)境，讓我學(xué)到了很多知識(shí)，掌握了一些科研方法，獲得了很多實(shí)踐鍛 煉的機(jī)會(huì)。這些在我后來(lái)的擇業(yè)過(guò)程中成了頗具競(jìng)爭(zhēng)力的優(yōu)勢(shì)，在此我要 祝愿他身體健康，全家幸福，衷心感謝老師對(duì)我的培養(yǎng)和教育！ ．同時(shí)，也要感謝我的師兄王貴新老師，手把手的教我學(xué)會(huì)Ｈｙｄｓｉｍ軟件 的操作方法，每次使用Ｈｙｄｓｉｍ軟件遇到困難時(shí)，都得到了王貴新師兄熱情 和無(wú)私的幫助。 還要感謝我的師弟師妹們及三甲２０７的所有同學(xué)，他們給了我無(wú)數(shù)的 關(guān)心和鼓勵(lì)，也給我的生活帶來(lái)了無(wú)窮的歡樂(lè)和溫暖。此論文完成于三甲 ２０７即將搬遷之際，相信每一個(gè)在這個(gè)試驗(yàn)室Ｔ作和卜學(xué)爿過(guò)的人都會(huì)跟我 一樣記住在這罩付出的勤奮和度過(guò)的幸福時(shí)光。

７８

哈爾濱ｌ：科人學(xué)碩十。學(xué)何論文

附錄

Ａ

計(jì)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(shè)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(shù)（Ｑ：｛木ｃｈａ—Ｑ２術(shù)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(duì)應(yīng)
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(jì)算一次
７９

哈爾濱１：‘稗人學(xué)碩十學(xué)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(jì)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(shù)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┯?jì)算函數(shù)
ｅｌｓｅｉｆ

ｉ＜＝２木Ｑ１

ｃａｍｌ ｉ

ｆｔ（ｉ）＝ｃａｍｌ ｉｆｔ（２，ＱＯ）＋ｃｌ ｌ術(shù)（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(fù)加速段）計(jì)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(xué)碩十學(xué)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(fù)加速度段）計(jì)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(xué)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
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柴油機(jī)電控泵管嘴燃油系統(tǒng)及電磁閥的仿真研究
作者： 學(xué)位授予單位： 被引用次數(shù)： 史鏡海 哈爾濱工程大學(xué) 1次

本文讀者也讀過(guò)(6條) 1. 趙佰權(quán) 16V240柴油機(jī)單體泵電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究[學(xué)位論文]2010 2. 孫建清 柴油機(jī)電控泵管嘴燃油噴射系統(tǒng)仿真研究[學(xué)位論文]2006 3. 王翠萍 柴油機(jī)電控單體泵燃油噴射系統(tǒng)仿真研究[學(xué)位論文]2009 4. 汪志剛 柴油機(jī)中壓共軌系統(tǒng)大流量高速電磁閥的優(yōu)化研究[學(xué)位論文]2006 5. 黃茂楊 柴油機(jī)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(cè)試系統(tǒng)的研制[學(xué)位論文 ]2005 6. 何建元 柴油機(jī)共軌式燃油系統(tǒng)及電控噴油器的仿真研究[學(xué)位論文]2007

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

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