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一種共軌柴油機(jī)噴油器的動態(tài)模型

共軌噴射系統(tǒng)的研究有助于提高柴油機(jī)在功率、噪聲和污染物排放等燃油燃燒性能。提出了一種能預(yù)測穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)行為的柴油機(jī)共軌噴油器數(shù)學(xué)模型，該模型主要是基于流體力學(xué)和機(jī)械原理的物理調(diào)節(jié)規(guī)律，并從已知的數(shù)學(xué)數(shù)據(jù)或試驗(yàn)測試得到其參數(shù)值。由于該模型明確地考慮到系統(tǒng)的幾何特征，其可以很容易地適應(yīng)不同的機(jī)械配置。該模型能準(zhǔn)確預(yù)測最有代表性的動態(tài)變量。此外，通過模型良好的預(yù)測能力，使模型適合塑造燃油率優(yōu)化策略和控制器的設(shè)計(jì)及性能評價(jià)。該模型易于融入整個(gè)共軌噴射系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及復(fù)雜的壓力控制策略評價(jià)方案中。

電控噴油器模型應(yīng)用在Matlab/Simulink環(huán)境中仿真。為了評估模型的性能，將模型仿真結(jié)果與實(shí)際噴油器所獲得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較，結(jié)果表明，仿真精確度在可接受范圍內(nèi)。通過對模型幾何數(shù)據(jù)參數(shù)的推導(dǎo)，得出在不同操作條件下進(jìn)行的試驗(yàn)測試也是可行的。

（1）通過對模型的功能來預(yù)測穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)的情況。在保持壓力恒定的情況下，在一個(gè)周期的噴油器各種開放時(shí)間間隔內(nèi)測量注入燃料總量。由于噴射系統(tǒng)的目的是精確計(jì)量如何將燃料有效地噴入缸內(nèi)，注入量的準(zhǔn)確預(yù)測對燃料的使用量是非常重要的。仿真結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)匹配精度好，則顯示出不同工況下良好的預(yù)測能力。

（2）通過模型能力檢查預(yù)測系統(tǒng)動力學(xué)。通過試驗(yàn)和仿真結(jié)果可以得出，仿真結(jié)果與參考測量值吻合度很好。然而，在比較模擬噴射試驗(yàn)與實(shí)際試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，噴射的起始和結(jié)束存在將近1ms的延遲。

（3）在燃料注射周期中，通過模型對噴油器比較試驗(yàn)及模擬仿真，協(xié)調(diào)驅(qū)動電流的模擬值與實(shí)測值之間顯示對電磁閥電路的模型預(yù)測的有效性。振幅振蕩的差異可以在穩(wěn)定狀態(tài)條件下觀察到。

Fabrizio Saponaro et al. 22nd Mediterranean Conference on Control and Automation, MED 2014，Palermo,Italy，June 16, 2014-June 19,2014.

編譯：袁建昆