CN112211737B - 一种高压共轨喷油器控制室处燃油稳态温升计算方法 - Google Patents

一种高压共轨喷油器控制室处燃油稳态温升计算方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112211737B
CN112211737B CN202011096126.5A CN202011096126A CN112211737B CN 112211737 B CN112211737 B CN 112211737B CN 202011096126 A CN202011096126 A CN 202011096126A CN 112211737 B CN112211737 B CN 112211737B
Authority
CN
China
Prior art keywords
fuel
pressure
temperature rise
hole
steady
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011096126.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112211737A (zh
Inventor
赵建辉
卢相东
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin Engineering University
Original Assignee
Harbin Engineering University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Engineering University filed Critical Harbin Engineering University
Priority to CN202011096126.5A priority Critical patent/CN112211737B/zh
Publication of CN112211737A publication Critical patent/CN112211737A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112211737B publication Critical patent/CN112211737B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1486—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor with correction for particular operating conditions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D2041/1412—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method using a predictive controller

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

本发明的目的在于提供一种高压共轨喷油器控制室处燃油稳态温升计算方法，包括如下步骤：在没有外部功时，节流孔前后的燃油滞止焓守恒，定义节流孔上游和下游目标燃油的位置与孔口距离，对温度和压力求导，对比焓的导数进行从节流孔上游燃油压力到下游燃油压力的积分，得到节流孔上下游压差导致的燃油稳态温升，考虑喷射脉宽重新定义系数，建立不同喷射脉宽下喷油器工作时OZ孔和OA孔处燃油的稳态温升试验数据库，基于试验数据库采用多目标退火方法进行拟合，求解稳态温升方程组，预测在不同喷射脉宽和喷射压差条件下燃油流经OA、OZ孔时的稳态温升值。本发明能够实现对喷油器内燃油流经控制室OA、OZ孔时在不同的喷射脉宽下稳态温升的准确预测。

Description

一种高压共轨喷油器控制室处燃油稳态温升计算方法
技术领域
本发明涉及的是一种高压共轨的计算方法，具体地说是高压共轨燃油稳态温升的计算方法。
背景技术
高压共轨系统是现代柴油机实现高效燃烧、超低排放的核心系统，而电控共轨喷油器则是高压共轨系统的重要部件，保证共轨系统以最佳的喷油规律进行喷射。通常情况下，通过嵌入到电控单元中的控制策略进行循环喷油量的精确控制。专利《一种基于学习算法的喷油量波动补偿控制方法》基于LM-BP神经网络构建波动影响因子和喷油量修正值之间的网络关系，通过遗传算法获得补偿喷油量修正值，然而提出的补偿控制方法忽略了共轨喷油器在喷射过程中热效应对循环喷油量的影响。在高压燃油喷射过程中，控制室处燃油通过进油节流孔OZ、出油节流孔OA后会生热，生热现象一方面会使得控制室内燃油物性随温度的改变而改变，另一方面，生热导致控制针阀运动的高速电磁阀动态响应恶化。因此，在高压共轨循环喷油量修正策略研究时，需要考虑到控制室处温升产生的热效应。然而，目前，关于高压共轨喷油器控制室处燃油温升计算方法的相关专利未有公开。
发明内容
本发明的目的在于提供可以准确预测不同喷射压力条件下燃油的温升，为更高喷射压力下喷油量的精确预测控制以及开展喷油器三维热分析提供准确的温升边界条件的一种高压共轨喷油器控制室处燃油稳态温升计算方法。
本发明的目的是这样实现的：
本发明一种高压共轨喷油器控制室处燃油稳态温升计算方法，其特征是：
(1)设喷油器内高压燃油流经控制室OZ孔和OA孔的过程为绝热节流膨胀过程，在没有外部功时，节流孔前后的燃油滞止焓守恒：
Figure BDA0002723803740000011
上式中，h是温度T和压强P的函数，表示燃油的比焓，u为燃油的速度，下标1和2分别代表节流孔的上游和下游；
(2)定义节流孔上游和下游目标燃油的位置与孔口距离为Y，在这个Y的位置上，节流孔上游燃油流速u1和下游燃油流速u2稳定且相等，即u1≈u2，公式
Figure BDA0002723803740000021
中的比焓是随着燃油温度和压力瞬变的，公式
Figure BDA0002723803740000022
对温度和压力求导后为：
Figure BDA0002723803740000023
上式中，Cp为燃油定压比热容，ρ为燃油的密度，其中体积热膨胀系数β具体表示为：
Figure BDA0002723803740000024
(3)对比焓的导数进行从节流孔上游燃油压力P1到下游燃油压力P2的积分，得到节流孔上下游压差导致的燃油稳态温升为：
Figure BDA0002723803740000025
上式中，ε为燃油连续流经节流孔时压降ΔP和稳态温升ΔT的系数；
(4)高压共轨喷油器的喷射为脉冲喷射，在考虑喷射脉宽的t下重新定义系数ε*：
Figure BDA0002723803740000026
(5)建立不同喷射脉宽下喷油器工作时OZ孔和OA孔处燃油的稳态温升试验数据库，基于试验数据库采用多目标退火方法对公式
Figure BDA0002723803740000027
进行拟合，分别得到OZ孔和OA孔节流温升计算公式的待定系数：
Figure BDA0002723803740000028
(6)定义OZ孔的上游和下游燃油压力及温度分别为POZ-1、TOZ-1和POZ-2、TOZ-2，OA孔的上游和下游燃油压力分别为POA-1、TOA-1和POA-2、TOA-2，求解OA、OZ孔稳态温升方程组：
Figure BDA0002723803740000031
借助上述方程组预测在不同喷射脉宽和喷射压差条件下燃油流经OA、OZ孔时的稳态温升值。
本发明的优势在于：本发明提供了一种高压共轨喷油器控制室处燃油稳态温升的计算方法，该方法能够实现对喷油器内燃油流经控制室OA、OZ孔时在不同的喷射脉宽下稳态温升的准确预测。本发明提供的计算方法可以嵌入高压共轨喷油器喷射特性计算模型内实现喷射特性和温度场的双向耦合预测，提高共轨喷油器喷油量的预测精度。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为采用本发明计算方法得到的稳态温升预测结果和试验数据的对比图。
具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
结合图1-2，本发明一种高压共轨喷油器控制室节流孔处燃油稳态温升计算方法，其具体步骤包括：
(1)假设喷油器内高压燃油流经控制室OZ孔和OA孔的过程为绝热节流膨胀过程，根据热力学第一定律，在没有外部功时，节流孔前后的燃油滞止焓守恒：
Figure BDA0002723803740000032
上式中，h是温度T和压强P的函数，表示燃油的比焓，u为燃油的速度，下标1和2分别代表节流孔的上游和下游。
(2)定义节流孔上游和下游目标燃油的位置与孔口距离为Y，在这个Y的位置上，节流孔上游燃油流速u1和下游燃油流速u2稳定且相等，即u1≈u2。那么，公式(1)中的比焓是随着燃油温度和压力瞬变的，因此公式(1)对温度和压力求导后为：
Figure BDA0002723803740000041
上式中，Cp为燃油定压比热容，ρ为燃油的密度。其中体积热膨胀系
数β具体表示为：
Figure BDA0002723803740000042
(3)对比焓的导数(公式(2))进行从节流孔上游燃油压力P1到下游燃油压力P2的积分，得到节流孔上下游压差导致的燃油稳态温升为：
Figure BDA0002723803740000043
上式中，ε为燃油连续流经节流孔时压降ΔP和稳态温升ΔT的系数。
(4)公式(4)仅适用于连续流动的流体通过节流孔时温升的计算，而高压共轨喷油器的喷射为脉冲喷射，因此在考虑喷射脉宽的t下重新定义系数ε*：
Figure BDA0002723803740000044
(5)建立不同喷射脉宽下喷油器工作时OZ孔和OA孔处燃油的稳态温升试验数据库，基于试验数据库采用多目标退火方法对公式(5)进行拟合，分别得到OZ孔和OA孔节流温升计算公式的待定系数：
Figure BDA0002723803740000045
(6)定义OZ孔的上游和下游燃油压力及温度分别为POZ-1、TOZ-1和POZ-2、TOZ-2，OA孔的上游和下游燃油压力分别为POA-1、TOA-1和POA-2、TOA-2。求解OA、OZ孔稳态温升方程组：
Figure BDA0002723803740000046
最终，借助公式(7)可以预测在不同喷射脉宽和喷射压差条件下燃油流经OA、OZ孔时的稳态温升值。
从图2可以看出，采用公式(7)的计算结果与试验数据具有很好的匹配性，说明本发明方法可以很好的进行高压共轨喷油器控制室节流孔燃油稳态温升的预测，且具有较高的预测精度。

Claims (1)

1.一种高压共轨喷油器控制室处燃油稳态温升计算方法，其特征是：
(1)设喷油器内高压燃油流经控制室进油节流孔OZ孔和出油节流孔OA孔的过程为绝热节流膨胀过程，在没有外部功时，节流孔前后的燃油滞止焓守恒：
Figure FDA0003628983980000011
上式中，h是温度T和压强P的函数，表示燃油的比焓，u为燃油的流度，下标1和2分别代表节流孔的上游和下游；
(2)定义节流孔上游和下游目标燃油的位置与孔口距离为Y，在这个Y的位置上，节流孔上游燃油流速u1和下游燃油流速u2稳定且相等，即u1≈u2，公式
Figure FDA0003628983980000012
中的比焓是随着燃油温度和压力瞬变的，公式
Figure FDA0003628983980000013
对温度和压力求导后为：
Figure FDA0003628983980000014
上式中，Cp为燃油定压比热容，ρ为燃油的密度，其中体积热膨胀系数β具体表示为：
Figure FDA0003628983980000015
(3)对比焓的导数进行从节流孔上游燃油压力P1到下游燃油压力P2的积分，得到节流孔上下游压差导致的燃油稳态温升为：
Figure FDA0003628983980000016
上式中，ε为燃油连续流经节流孔时压降ΔP和稳态温升ΔT的系数；
(4)高压共轨喷油器的喷射为脉冲喷射，在考虑喷射脉宽的t下重新定义系数ε*：
Figure FDA0003628983980000017
(5)建立不同喷射脉宽下喷油器工作时OZ孔和OA孔处燃油的稳态温升试验数据库，基于试验数据库采用多目标退火方法对公式
Figure FDA0003628983980000021
进行拟合，分别得到OZ孔和OA孔节流温升计算公式的待定系数：
Figure FDA0003628983980000022
(6)定义OZ孔的上游和下游燃油压力及温度分别为POZ-1、TOZ-1和POZ-2、TOZ-2，OA孔的上游和下游燃油压力分别为POA-1、TOA-1和POA-2、TOA-2，求解OA、OZ孔稳态温升方程组：
Figure FDA0003628983980000023
借助上述方程组预测在不同喷射脉宽和喷射压差条件下燃油流经OA、OZ孔时的稳态温升值。
CN202011096126.5A 2020-10-14 2020-10-14 一种高压共轨喷油器控制室处燃油稳态温升计算方法 Active CN112211737B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011096126.5A CN112211737B (zh) 2020-10-14 2020-10-14 一种高压共轨喷油器控制室处燃油稳态温升计算方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011096126.5A CN112211737B (zh) 2020-10-14 2020-10-14 一种高压共轨喷油器控制室处燃油稳态温升计算方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112211737A CN112211737A (zh) 2021-01-12
CN112211737B true CN112211737B (zh) 2022-07-15

Family

ID=74054268

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011096126.5A Active CN112211737B (zh) 2020-10-14 2020-10-14 一种高压共轨喷油器控制室处燃油稳态温升计算方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112211737B (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4814612A (en) * 1983-08-30 1989-03-21 Research Corporation Method and means for vaporizing liquids for detection or analysis
EP1512855A1 (de) * 2003-09-04 2005-03-09 ALSTOM Technology Ltd Kraftwerksanlage, und Verfahren zum Betrieb
JP2007127004A (ja) * 2005-11-01 2007-05-24 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 内燃機関の状態量推定装置、内燃機関の制御装置、及び内燃機関の状態量推定方法
CN102877994A (zh) * 2012-10-12 2013-01-16 福建省莆田市中涵机动力有限公司 共轨喷油器压力平衡式内密封平面控制阀
CN103016231A (zh) * 2013-01-08 2013-04-03 中国第一汽车股份有限公司无锡油泵油嘴研究所 高压共轨喷油器中节流孔板流量的测量方法
EP2826982A1 (de) * 2013-07-19 2015-01-21 Andreas Stihl AG & Co. KG Verfahren zum Betrieb eines Verbrennungsmotors
CN207018184U (zh) * 2017-05-04 2018-02-16 天津大学 一种节能型压缩机性能检测装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6669637B2 (ja) * 2016-11-25 2020-03-18 ヤンマー株式会社 内燃機関の診断装置および診断方法、並びに、内燃機関の制御装置および制御方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4814612A (en) * 1983-08-30 1989-03-21 Research Corporation Method and means for vaporizing liquids for detection or analysis
EP1512855A1 (de) * 2003-09-04 2005-03-09 ALSTOM Technology Ltd Kraftwerksanlage, und Verfahren zum Betrieb
JP2007127004A (ja) * 2005-11-01 2007-05-24 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 内燃機関の状態量推定装置、内燃機関の制御装置、及び内燃機関の状態量推定方法
CN102877994A (zh) * 2012-10-12 2013-01-16 福建省莆田市中涵机动力有限公司 共轨喷油器压力平衡式内密封平面控制阀
CN103016231A (zh) * 2013-01-08 2013-04-03 中国第一汽车股份有限公司无锡油泵油嘴研究所 高压共轨喷油器中节流孔板流量的测量方法
EP2826982A1 (de) * 2013-07-19 2015-01-21 Andreas Stihl AG & Co. KG Verfahren zum Betrieb eines Verbrennungsmotors
CN207018184U (zh) * 2017-05-04 2018-02-16 天津大学 一种节能型压缩机性能检测装置

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
三元催化转化器转化效率的升温特性建模;李茂月等;《交通标准化》;20060615(第06期);全文 *
共轨喷油器高速电磁阀电磁力影响因素分析;赵建辉;《哈尔滨工程大学学报》;20180430;第39卷(第4期);全文 *
张辉亚.高压共轨燃油喷嘴空穴流动的非稳态模拟.《柴油机》.2011,第33卷(第2期), *
高压共轨燃油喷嘴空穴流动的非稳态模拟;张辉亚等;《柴油机》;20110328(第02期);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN112211737A (zh) 2021-01-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111810309B (zh) 一种基于闭环观测器的高压共轨系统喷油量预测方法
CN103968908B (zh) 用于测量涡轮发动机流径中的流分布的系统和方法
CN108361139B (zh) 燃料喷射器小油量控制方法
CN107760830B (zh) 一种大单重、大断面特厚钢板辊式淬火过程的控制方法
Wang et al. Effects of structure parameters on flow and cavitation characteristics within control valve of fuel injector for modern diesel engine
CN105888910B (zh) 一种喷油嘴压力室压力测量方法
CN104047748A (zh) 一种基于主动扰动观测的燃油压力控制器及其控制方法
CN109783998A (zh) 一种航空发动机燃油调节器机械液压装置的Simulink建模方法
Bai et al. Effect of injector parameters on the injection quantity of common rail injection system for diesel engines
CN113153600A (zh) 一种适用于柴油机燃油系统多次喷射策略的喷油规律在线测量方法及其在线测量方法
CN112211737B (zh) 一种高压共轨喷油器控制室处燃油稳态温升计算方法
Fei et al. Optimal estimation of injection rate for high-pressure common rail system using the extended Kalman filter
CN114839869A (zh) 基于高压天然气循环喷气量实时检测的adrc喷气量闭环控制方法
Kumar et al. A finite difference scheme for the simulation of a fuel injection system
CN114704405B (zh) 一种以燃油系统压力波动为输入的燃油喷射量前馈pid闭环控制方法
CN114471927B (zh) 一种磨煤机入口一次风门开度控制方法
ITUB20159189A1 (it) Apparato e metodo per il controllo della quantita' di combustibile iniettato in un motore a combustione interna
JP4765920B2 (ja) 吸気通路容積同定装置
CN104504244A (zh) 喷油器喷射量估计方法
CN112211736B (zh) 一种高压共轨喷油器喷孔处燃油生热计算方法
CN113049253B (zh) 一种喷嘴模拟装置及燃油系统实验平台
CN109815513A (zh) 一种航空发动机滑油系统设计方法
CN119288716A (zh) 一种考虑热效应的双燃料发动机两次微喷引燃油量在线预测方法
CN114705434B (zh) 一种燃油分布器阻力特性试验方法
CN115638065B (zh) 高压共轨系统喷油器性能在线实时观测与健康状态评估方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant