模型

喷射系统描述

该模型模拟的柴油机喷射系统如下图所示。

图1所示。喷射系统原理图

系统结构是复制自H. Heisler，车辆与发动机技术(第二版)，1999年，并被归类为在线多元件喷射系统。它由下列基本单位组成:

凸轮轴上有五个凸轮。第一种是驱动举升泵的偏心凸轮。其余四个用于驱动泵的柱塞。凸轮的安装方式使泵送元件在点火顺序和发动机运行周期的正确时刻输送燃料。扬程泵向喷油器元件的入口提供流体。泵的每个元素由凸轮驱动的柱塞，输送阀和调速器总成组成。调速器的目的是控制由柱塞送到汽缸的燃料的体积。它是通过旋转柱塞与斜槽相对于溢出孔。所有的系统单元将在下面的章节中进行更详细的描述。

仿真的目的是研究整个系统的运行情况。目标决定了系统中每个模型的理想化程度。如果目标是，例如，输出阀或注入器的调查，考虑的因素数量和元件的范围将是不同的。

注意:系统的模型不代表任何特定的注入系统。所有的参数都是基于实际考虑而分配的，不代表任何特定的制造商参数。

凸轮轴

利用五个凸轮模型建立了凸轮轴模型。有四个抛物面形凸轮和一个偏心凸轮。每个凸轮都包含一个Simulink®屏蔽子金宝app系统，该子系统描述凸轮的轮廓，并为位置源生成运动轮廓，该位置源由Simscape™块构建。

凸轮轮廓模拟

运动轮廓是作为轴角度的函数生成的，这是用来自泵和电机库的角度传感器块测量的。传感器将测量的角度转换为0到2*pi范围内的值。确定周期角后，将其传递给Simulink IF子系统，由它计算剖面。金宝app驱动泵元件柱塞的凸轮应呈抛物线形，在此抛物线形下，从动件以恒定加速度来回移动，如下所示:

因此，在开始扩展角从动件开始向上移动，并在轴转动一个额外的位置后到达它的顶部位置扩展角．从动器在开始收缩角它需要收缩角完成这项动议。两者之间的区别开始收缩角和(开始扩展角+扩展角)设置闭合角在完全伸展的位置。该概要文件是在Simulink IF子系统中实现的。金宝app

模拟柴油机的点火顺序假定为1-3-3 -2。凸轮的操作顺序如下图所示。扩展和返回角度设置为/4。完全扩展跟随器的停留角设置为3*pi/2 rad。

用该公式计算了偏心凸轮的轮廓

在哪里e是偏心的。

源位置

在Simulink信号输入处，利用理想平动速度源模块、PS增益模块和安装在负反馈中的平动运动传感器模块，建立了机械平动运动的位置源模型。金宝app位置源的传递函数为

在哪里

T-时间常数，等于1/增益，

获得- PS增益块的增益。

增益设置为1e6，这意味着频率高达160 kHz的信号几乎不受影响。

提升泵

该泵是一种活塞膜片式泵，由一个单作用液压缸块和两个止回阀块组成。止回阀模拟安装在举升泵两侧的进口和出口阀门(见图1)。泵杆滚子和凸轮之间的接触用平移硬停止块表示。平移弹簧块模拟泵中的两个弹簧，这两个弹簧应该保持滚子和凸轮之间的永久接触。

喷射泵

直列式喷射泵是一种四元抽油机。每个元素都为其汽缸提供燃料。这四个元件在设计和参数上都是相同的，并使用同一模型进行模拟，称为喷射泵元件。每个喷油泵元件模型包含两个子系统，分别命名为泵和喷油器。泵代表泵柱塞和泵控制机构，而喷油器模拟直接安装在发动机气缸上的喷油器(见图1)。

由凸轮驱动的泵柱塞在泵筒内部振荡(见图1)。柱塞是用单作用液压缸体模拟的。平移硬停止块和质量块分别表示柱塞滚子和柱塞质量之间的接触。触点由弹簧TS保持。

当柱塞向下移动时，柱塞腔在升压泵的压力下充满燃料。流体通过两个孔充满腔室，分别名为“进口端口”和“溢出端口”(见图2，下表)。

图2。柱塞与筒体控制孔的相互作用

当柱塞移动到它的顶部位置足够高，从进口腔切断两个孔，在出口的压力开始建立。当上升到一定高度时，发动机缸内的喷油器被迫打开，燃油开始向缸内喷射(图2,b)。

当柱塞侧面形成的螺旋槽到达Spill端口时，喷射停止。Spill端口通过柱塞内部钻孔的孔连接顶部腔室和低压腔(图2,c)。通过使用控制叉旋转柱塞，可以控制螺旋槽相对于溢油口的位置，从而调节缸内的燃油喷射量。

柱塞控制机构模型基于以下假设:

1.在控制电路中有三个可变孔:进口口、溢流口和螺旋槽与溢流口形成的孔。进口口和溢流口的开口取决于柱塞的运动，而凹槽-溢流口的开口取决于柱塞的运动和柱塞的旋转。为简便起见，将柱塞旋转产生的位移表示为与柱塞位移相结合的线性运动源。

2.下图显示了参数化孔板所需的所有尺寸:

-进口端口孔的直径

-溢油口孔径

——柱塞行程

-进口孔和顶部柱塞位置之间的距离

-溢液口孔和顶部柱塞位置之间的距离

—溢流口口到螺旋槽上边缘的距离

3.在指定初始开口和孔口方向时，柱塞以顶部位置为原点向上的运动被认为是正向的运动。换句话说，轴X向上。在这些假设下，入口和溢出口的孔方向必须设置为负方向开，而沟槽溢出端口孔必须设置为正开因为当活塞向上移动时它就打开了。下表显示了分配给初始开口和孔口直径的值。

符号名称在参数文件中值言论年代中风0.01 D_in inlet_or_diameter 0.003 D_s spill_or_diameter 0.0024 h_in蛙泳+ inlet_or_diameter + 0.001进料口向上转移是1毫米的泄漏孔h_s蛙泳+ spill_or_diameter h_hg spill_or_diameter漏油孔被认为是完全开放的顶部柱塞位置

4.柱塞有效行程等于

进口孔通常位于高于溢出孔的位置。在本例中，此距离设置为1毫米。通过旋转柱塞，可以改变沟槽溢出端口孔的初始开口。由于初始开度是一个参数，不能动态改变，因此通过增加等效的开度控制杆的线性位移来模拟初始开度的位移。等效信号越大，泄漏口就会越快打开，从而减少输送到气缸的燃油量。等效信号的最大值等于有效行程。在这个值下，泄漏口一直保持打开状态。

注射器

该喷油器模型是基于单作用液压缸体和针阀体设计的。针阀通过预加载弹簧产生的力在初始位置关闭。当气缸产生的力超过弹簧力时，喷油器打开并允许燃油被注入气缸。在本例中，注入器被设置为在1000bar下打开。

模拟结果来自Simscape日志

下图显示了喷油器泵1和喷油器1的位置和出口流量。凸轮型线的影响在喷油器1的排量中得到了体现。在凸轮行程的后半段，燃油从喷油器泵出并进入喷油器。燃油通过针形阀从喷油器排出。喷油器有一个预压弹簧腔，用于暂时储存泵中的流体，并将其平稳地推出喷油器。