[发明专利]模拟高压共轨柴油机燃烧状态的方法

说明书

本发明公开了一种模拟高压共轨柴油机燃烧状态的方法，包括如下步骤：步骤一：使用双韦伯燃烧数学模型，且双韦伯燃烧数学模型包括主燃阶段燃烧数学模型和尾燃阶段燃烧数学模型；步骤二：对高压共轨柴油机在正常工况条件下进行多次燃烧试验，收集如下试验数据：曲轴转角已燃分数xb和总放热量Qg，并绘制出放热曲线图；步骤三：对放热曲线图进行分析并根据已知的曲轴转角已燃分数xb和总放热量Qg将放热曲线图按照双韦伯燃烧数学模型对放热曲线图进行拟合，求解出Qg1与Qg2，得到拟合曲线图。借此，本发明的模拟高压共轨柴油机燃烧状态的方法，能够显著提升模型与实验值的吻合程度，可以设置更合理的控制参数，从而更好的进行控制器的开发。

技术领域

本发明涉及一种柴油机燃烧放热技术领域，特别涉及一种模拟高压共轨柴油机燃烧状态的方法。

背景技术

柴油机控制器(ECU)相当于柴油机电控系统的大脑，通过传感器信号的输入，经过控制器运算，将执行信号输出给各执行机构，从而保证柴油机正确的工作。控制器开发，传统上使用几百上千个表格，使用大量的统计数据建立插值数学模型，将输入信号作为输入，通过插值获取输出的执行信号。

随着控制技术的发展，特别是基于模型的控制器开发技术在控制器开发中的优势越来越明显，目前柴油机控制器的开发也趋向基于模型的技术进行开发。基于模型的柴油机控制器开发，就是通过一些具有物理意义的数学公式对柴油机各个子系统进行建模，而不再是传统上通过表格插值的简单方法。这时候，各个子系统要么直接是通过该系统的物理意义推导出来的数学公式，要么就是具有物理意义的半经验数学模型。

控制器中，最核心的系统就是燃烧系统。由于柴油机的放热过程非常复杂，无法使用数学公式进行推导，因此传统上更倾向于使用具有物理意义的半经验公式模型，其中在柴油机上最常使用的就是双韦伯放热规律模型。双韦伯放热规律模型，将柴油机燃烧分为预混合燃烧和扩散燃烧两个阶段，分别用两个韦伯函数进行表示。

在传统的机械泵时代，由于喷射压力比较低，预混合阶段持续时间长，放热过程明显，使用双韦伯函数表示燃烧放热规律比较符合实际情况。但对于现在的高压共轨喷射柴油机，喷射压力大、速率高，雾化性能好，预混合燃烧阶段不再那么明显，甚至可以忽略，此时双韦伯函数的适用性便不再那么好了。

如图1至图2所示，图1是现有某机械泵柴油机的燃烧放热规律的曲线图；图2是现有某高压共轨柴油机的燃烧放热规律的曲线图。机械泵柴油机的燃烧放热规律曲线呈现两个波峰，分别表示预混合燃烧与扩散燃烧两个过程；在高压共轨柴油机上，预混合燃烧的小峰已看不出来，整个燃烧就只有一个峰，如果只使用传统的双韦伯燃烧模型来拟合该放热规律，则无法很好的与试验值相吻合。

如图3所示，图3是现有通过双韦伯函数拟合高压共轨柴油机放热规律的曲线图。图3中，使用双韦伯函数能使燃烧初期的放热速率曲线更吻合，燃烧初期有一个非常不明显的预混合燃烧过程，在使用双韦伯函数时能够有所体现。但在燃烧末期，双韦伯函数与试验值的误差很大，说明此时使用传统的双韦伯燃烧模型已不适用于当前的高压共轨柴油机。鉴于现有的基于预混合燃烧和扩散燃烧阶段的双韦伯燃烧模型对高压共轨柴油机燃烧放热拟合效果较差，与高压共轨柴油机实际燃烧放热规律不符的缺陷。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模拟高压共轨柴油机燃烧状态的方法，从而克服现有技术中基于预混合燃烧和扩散燃烧阶段的双韦伯燃烧模型对高压共轨柴油机放热拟合效果较差，与高压共轨柴油机实际燃烧放热规律不符的缺点。