[发明专利]一种船用低速机两级柱塞增压式共轨燃油系统仿真方法

说明书

本发明的目的在于提供一种船用低速机两级柱塞增压式共轨燃油系统仿真方法，首先对系统模型的控制步长、运算过程总时间、部件结构参数和压力等状态初值进行设定；基于matlab仿真平台建立燃油增压单元数学模型、高压油管数学模型和喷油器数学模型，通过各模型输入输出参量的对接实现模型间的数据传递。本发明在高压油管中考虑了一维空间管路波动，旨在建立一个高精度的燃油系统模型，为设计及计算共轨燃油系统中详细压力提供有效方法，计算结果精确，能应用于发动机模型，实用性好。

技术领域

本发明涉及的是一种柴油机仿真方法，具体地说是船用柴油机仿真方法。

背景技术

船舶低速柴油机因其具备功率大、热效率高等优势，成为大型远洋船舶的主推进动力。

20世纪末后，随着世界各国对内燃机排放指标和性能指标要求的逐渐提高，研究和开发电子控制燃油喷射系统成为了达到逐渐提高排放指标的必由之路。而低速机装置的设计是涵盖多系统、多学科的综合性课题，其燃油系统的工作过程是一个多物理场耦合过程，不同的物理场相互影响，共同决定了其工作过程的稳定性。通过利用计算机集成仿真技术，建立数学模型对系统性能开展多角度的研究是当前研究的重点。

发明内容

本发明的目的在于提供多角度、多学科仿真分析的一种船用低速机两级柱塞增压式共轨燃油系统仿真方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种船用低速机两级柱塞增压式共轨燃油系统仿真方法，其特征是：

(1)对系统的控制步长Nt、运算过程的总时间NT,0Nt≤NT，增压单元、高压油管和喷油器内结构参数和压力初值进行设定；

(2)建立燃油系统的数学模型：包括燃油增压单元数学模型、高压油管数学模型和喷油器数学模型；

(3)基于已建立好各模型的输入输出参量的对接实现模型间的数据传递：计算在一个步长时刻Nt燃油系统内燃油流经各个部分的实时压力变化及压力值，获得该步长时刻的喷油压力值，基于上一步长时刻系统内状态值，在NT/Nt步内对燃油系统模型进行迭代运算，获得燃油系统整个工作过程的喷油压力数据。

本发明还可以包括：

1、步骤(1)中，需要设定的初值参量包括：

系统的控制步长Nt、运算过程的总时间NT,共轨伺服油压力Ps，增压单元内大小柱塞直径D1、D2、燃油增压腔容积Vy,高压油管长度L和直径dhp,喷油器盛油槽容积Vf和压力室容积Vin。

2、步骤(2)中建立燃油系统的数学模型：包括燃油增压单元数学模型、高压油管数学模型和喷油器数学模型；

(a)构建燃油增压单元数学模型的具体方法：

设定电磁信号I驱动燃油增压单元中两位三通电磁阀切换开闭状态，对低压燃油增压；

增压后燃油压力变化值为

其中，ΔV_z为燃油增压腔的体积变化值，Q_out为燃油流入高压油管的流量；

(b)在高压油管中考虑一维空间管路波动，构建高压油管数学模型的具体方法：

将高压油管中流动按空间长度位置划分，分段求解，获得在一个控制步长Nt内从ΔL距离起的L距离内的正向压力波动值：

及从当前距离ΔL起的反向压力波动值：

从Nt时刻起的NT/Nt步内的正向及反向压力波动值：

其中K为耗散因子；