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

系统结构复制自H. Heisler，车辆及发动机技术(第二版)，1999年，并归类为在线多元素注入系统。它由以下基本单位组成:

凸轮轴上有五个凸轮。第一个是驱动提升泵的偏心凸轮。其余四个用于驱动泵的柱塞。凸轮的安装方式使泵送元件能够在发动机运行周期的正确时刻按照点火顺序输送燃料。提升泵向注入泵元件的进气口提供流体。泵的每个元件由凸轮驱动柱塞、输送阀和调速器组件组成。调速器的目的是控制由柱塞输送到气缸的燃料量。它是通过旋转具有螺旋槽的柱塞相对于溢出孔来实现的。所有系统单元将在以下部分中更详细地描述。

仿真的目的是考察整个系统的运行情况。该目标规定了系统中每个模型的理想化程度。如果目标是，例如，输送阀或喷油器的调查，考虑的因素的数量和考虑的元素的范围将是不同的。

注意:系统的模型并不代表任何特定的注入系统。所有参数都是基于实际考虑分配的，不代表任何特定的制造商参数。

凸轮轴

一个凸轮轴的模型是由五个凸轮模型建立的。有四个抛物线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，用于描述凸轮轮廓并为位置源生成运动轮廓，该位置源由Simscape™模块构建。

凸轮轮廓模拟

运动剖面是作为轴角的函数生成的，这是由泵和电机库中的角度传感器块测量的。传感器将测量角度转换为0到2*pi范围内的值。循环角确定后，将其传递给Simulink IF子系统，由该子系统计算轮廓。金宝app驱动泵元件柱塞的凸轮假定有一个抛物线轮廓，在此轮廓下从动件以恒定加速度来回移动，如下所示:

因此，在开始延伸角度从动者开始向上移动，到达其顶部位置后，轴转一个额外扩展角．随球者在开始缩回角度它需要收缩角完成这个动作。两者之间的区别开始缩回角度和(开始延伸角度+扩展角)设置闭合角完全伸展的位置。该配置文件在Simulink IF子系统中实现。金宝app

模拟柴油机的点火顺序假定为1-3-3 -2。凸轮运行顺序如下图所示。延伸角和返回角被设置为pi/4。完全扩展从动件的停留角度设置为3*pi/2 rad。

用公式计算了偏心凸轮的轮廓

在哪里e是偏心的。

源位置

位置源模型由理想平移速度源块、PS增益块和安装在负反馈中的平移运动传感器块组成，根据Simulink输入信号产生机械平移运动中的位置。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

该举升泵为活塞膜片式泵，模型由一个单作用液压缸体和两个止回阀缸体组成。止回阀模拟安装在升降泵两侧的进口和出口阀门(见图1)。泵杆辊与凸轮之间的接触用平移硬止块表示。平移弹簧块模拟了泵中的两个弹簧，这两个弹簧应该保持滚子和凸轮之间的永久接触。

喷射泵

直列式喷油泵为四单元抽油机。每个元件都为其气缸提供燃料。这四种元件在设计和参数上都是相同的，并采用同一模型进行了模拟，即喷射泵元件。喷射泵单元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，喷油器模拟直接安装在发动机气缸上的喷油器(见图1)。

泵柱塞在凸轮的驱动下在泵筒内振荡(见图1)。柱塞用单作用液压缸体模拟。平移硬止块和质量块分别表示柱塞滚子与柱塞质量之间的接触。触点由弹簧TS维持。

当柱塞向下移动时，柱塞腔在提升泵产生的压力下充满燃料。流体通过两个孔注满腔室，分别为入口口和溢出口(见图2，下图a)。

图2。柱塞与油筒中控制孔的相互作用

当柱塞移动到足够高的顶部位置，从入口室切断两个孔后，出口的压力开始积聚。上升到一定高度时，发动机气缸上的喷油器被迫打开，燃油开始向气缸内喷射(图2,b)。

当柱塞侧面形成的螺旋槽到达溢出口时，注入停止，溢出口通过柱塞内部钻孔的孔将顶室与低压室连接起来(图2,c)。您可以通过旋转控制叉的柱塞来控制螺旋槽相对于泄漏口的位置，从而调节在气缸中喷射的燃料量。

柱塞控制机构模型基于以下假设:

1.控制电路中有三个可变孔口:进气口、溢流口和螺旋槽与溢流口形成的孔口。进气道和溢流口的开口取决于柱塞运动，而槽-溢流口的开口则是柱塞运动和柱塞旋转的函数。为简单起见，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.下图显示了参数化小孔所需的所有尺寸:

-进气口孔直径

-溢出口孔直径

-柱塞行程

-进气口与顶部柱塞位置之间的距离

-泄漏口孔与顶部柱塞位置之间的距离

—溢流口与螺旋槽上边缘之间的距离

3.在分配初始开口和孔口方向时，柱塞顶部位置作为原点向上的运动被认为是正向的运动。换句话说，轴X是向上的。在这些假设下，进气口和溢流口的孔口方向必须设置为朝负方向打开，而泄槽口口必须设置为正向打开因为当柱塞向上移动时，它就会打开。下表显示了分配给初始开口和孔口直径的值。

参数文件名称参数值备注S stroke 0.01 m D_in入口入口直径0.003 m D_s溢流口直径0.0024 m h_in -stroke +溢流口直径+ 0.001进气口相对溢流口上移1mm h_s -stroke +溢流口直径h_hg溢流口直径假设溢流口在柱塞顶部位置完全打开

4.柱塞有效行程等于

进气口通常高于泄漏口。在本例中，此距离设置为1mm。通过旋转柱塞，可以改变沟槽溢流口的初始开口。由于初始开度是一个参数，不能动态改变，因此通过增加孔板控制元件的等效线性位移来模拟初始开度的位移。等效信号越大，泄漏孔打开得越快，从而减少了输送到汽缸的燃料量。等效信号的最大值等于有效行程。在此值下，泄漏孔一直保持打开状态。

注射器

喷油器的模型建立在单作用液压缸块和针阀块的基础上。针阀通过预紧弹簧产生的力在初始位置关闭。当气缸产生的力克服弹簧力时，喷油器就会打开并允许燃料喷射到气缸中。在本例中，注入器被设置为在1000bar开启。

Simscape测井的模拟结果

下图为喷油器泵1和喷油器1的位置和出口流量。凸轮轮廓的影响体现在喷油器泵1的排量上。在凸轮行程的后半段，燃油从喷油器泵中出来，进入喷油器。燃料通过针形阀从喷油器中喷出。该喷油器具有带有预紧弹簧的腔室，其作用是暂时存储泵中的流体，并更平稳地将其推出喷油器。