共轨柴油机喷油器的建模

共轨柴油机喷油器的建模

喷油器是柴油机上的一个重要部件，采用共轨燃油喷射的喷油器能够减少柴油机运行过程中产生的燃烧噪声和颗粒物排放。在柴油机运行过程中，柴油不完全燃烧可能造成喷油器焦化，或长时间运行可能造成喷油器磨损，喷油器这些不同形式的老化现象都会降低缸内柴油喷雾的成形品质。因而，对喷油器喷射率的估计，需要建立新的喷油器模型，并引入新的估计方法。

以德国博世公司生产的CRIN 3.18电磁共轨柴油喷油器为原型，建立喷油器模型，估计其喷射率。原型喷油器的主要结构包括电磁铁组件、衔铁组件、阀组件、喷油器体和油嘴偶件，对其进行建模的难点是需要对可能发生的老化失效故障进行模拟。建模时，首先利用喷油器共轨压力和柴油机活塞升程作为输入，建立以状态方程表示的喷油器内部柴油流动的动力学模型；之后对喷油器主要的老化失效故障进行建模，主要的老化失效故障包括阀座颗粒磨损、油嘴喷孔颗粒磨损、阀杆导向磨损和阀球颗粒磨损。将建立的喷油器老化失效故障模型与扩展卡尔曼滤波器观测器结合，用来模拟喷油器可能发生的故障。

在Matlab/Simulink环境中，对建立的喷油器模型进行仿真，主要对喷油器的柴油喷射率进行估计。将仿真估计的结果与没有加入老化失效故障模型的喷油器估计结果，以及实际测量结果进行对比发现，所建立的喷油器模型对柴油喷射率的估计结果更加接近实际值。

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

编译：王祥