共軌柴油機(jī)噴油器的建模

共軌柴油機(jī)噴油器的建模

噴油器是柴油機(jī)上的一個重要部件，采用共軌燃油噴射的噴油器能夠減少柴油機(jī)運行過程中產(chǎn)生的燃燒噪聲和顆粒物排放。在柴油機(jī)運行過程中，柴油不完全燃燒可能造成噴油器焦化，或長時間運行可能造成噴油器磨損，噴油器這些不同形式的老化現(xiàn)象都會降低缸內(nèi)柴油噴霧的成形品質(zhì)。因而，對噴油器噴射率的估計，需要建立新的噴油器模型，并引入新的估計方法。

以德國博世公司生產(chǎn)的CRIN 3.18電磁共軌柴油噴油器為原型，建立噴油器模型，估計其噴射率。原型噴油器的主要結(jié)構(gòu)包括電磁鐵組件、銜鐵組件、閥組件、噴油器體和油嘴偶件，對其進(jìn)行建模的難點是需要對可能發(fā)生的老化失效故障進(jìn)行模擬。建模時，首先利用噴油器共軌壓力和柴油機(jī)活塞升程作為輸入，建立以狀態(tài)方程表示的噴油器內(nèi)部柴油流動的動力學(xué)模型；之后對噴油器主要的老化失效故障進(jìn)行建模，主要的老化失效故障包括閥座顆粒磨損、油嘴噴孔顆粒磨損、閥桿導(dǎo)向磨損和閥球顆粒磨損。將建立的噴油器老化失效故障模型與擴(kuò)展卡爾曼濾波器觀測器結(jié)合，用來模擬噴油器可能發(fā)生的故障。

在Matlab/Simulink環(huán)境中，對建立的噴油器模型進(jìn)行仿真，主要對噴油器的柴油噴射率進(jìn)行估計。將仿真估計的結(jié)果與沒有加入老化失效故障模型的噴油器估計結(jié)果，以及實際測量結(jié)果進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn)，所建立的噴油器模型對柴油噴射率的估計結(jié)果更加接近實際值。

Oliver Hofmann et al.SAE 2017-01-0543.

編譯：王祥