高压共轨瞬态压力波动控制模型研究

针对柴油机高压共轨系统的瞬态压力波动对喷油规律控制和多次喷射的影响，建立高压共轨喷油系统喷油瞬态压力波动补偿模型，实现喷油的精确控制。随着共轨系统喷射压力和油量控制精度要求的日益提高，使得减少和消除压力波动的影响日显重要。本研究采用流场仿真和测试分析方法，建立波动补偿数学算法，找出复杂边界条件下多维扰动压力波动特性及其对微小喷油量和连续喷射特性的影响规律，分析多维扰动分布规律对压力波动的分布、传播、叠加、反射的影响特性，推出动态压力波动抑制因素。结合喷射可控参数，进行动态压力波动补偿，实现多次喷射规律与轨压动态波动控制的耦合优化。通过喷油规律测试和发动机性能实验，进行模型的验证。该模型的建立克服传统以轨压变化为参数的喷油压力波动修正精度低的弱点，考虑了管路复杂边界波动的影响，得出具有一般性规律的修正模型，为油量和喷油规律的精确控制奠定了理论基础。

进行高压共轨多次喷射油量波动规律和机理的试验研究，探讨了两次喷射中主预喷射和主后喷射两种模式的油量波动特性，以及不同模式喷油量波动产生的机理；分析得出高压共轨多次喷射油量波动的原因是水击压力波动对针阀运动特性和喷射压力产生的周期性综合影响。.研究高压共轨系统在不同温度下喷油特性参数，通过实验分析了燃油温度对单次喷射喷油量、回油量、压力波动和多次喷射油量波动的影响。利用气穴理论和水击理论分析了单次喷射喷油特性和压力波动的温度特性，以及多次喷射中的油量波动的温度特性。.基于共轨系统机电液耦合模型仿真结果和实验结果，研究了轨压、喷油脉宽、高压油管长度和直径对压力波动幅度的作用机理和影响规律，压力波动幅度随四个因素的变化均不是单调的。通过实验研究了两次喷射时，第一次喷射喷油脉宽、轨压和高压油管几何参数对第二次喷射喷油量的影响，第二次喷射喷油量偏差幅度随第一次喷射喷油脉宽、目标轨压和高压油管几何参数的变化均不是单调的。通过综合匹配喷射参数和高压油管几何参数，可以使压力波动幅度和多次喷射喷油量偏差幅度减小。.研究了两个简单液力系统内燃油压力波动的频率特性，说明了已有喷油器入口压力波动频率估算方法的局限性。采用传递函数矩阵描述各液力单元，建立了可以反映管路分布式特性的共轨液力系统模型，包括喷油器内油路和连接共轨管和喷油器的高压油管。对线性模型进行了实验验证，结果表明线性模型能够准确地预测压力波动信号中包含的多阶频率。.利用流体传输管道动力学的电传输线理论，进行高压共轨系统水击压力波动的消振和滤波研究。设计了干涉型Quincke管、T型分支谐振型和谐振型复合H三种滤波器，进行了实验比较研究，结果表明复合H型滤波器的消振和滤波效果在所有喷油脉宽下效果最优，并且对多次喷射油量波动的减振作用显著，最大油量波动率显著降低。.设计了位于喷油器入口处、由一个阻尼孔和一个容腔构成的阻容式液力滤波器。实验结果表明：预主喷模式下，主喷油量的偏差幅度最大可以减小73%。主后喷模式下，后喷油量的偏差幅度最大可以减小92%。压力波动幅度和喷油量偏差幅度随阻尼孔直径的增大均呈现出先减小后增大的规律。高压油管长度较大或直径较小的情况下，均可以获得较好的滤波效果，液力滤波器具有很好的应用前景。