[發明專利]一種高壓共軌系統多物理解耦-耦合方法

有效

• 申請號: 202111518165.4
• 申請日: 2021-12-10
• 公開（公告）號: CN114239433B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發明（設計）人: 趙建輝;盧相東;陳敬炎;陳碩;張恒
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F113/08;G06F119/08;G06F119/14
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1.一種高壓共軌系統多物理解耦-耦合方法，其特征是：

(1)根據高壓共軌系統的各部件結構和工況參數，確定該高壓共軌系統具有的多物理場的種類及涉及到各個物理場計算的各部件仿真子模型；

(2)根據高壓共軌系統各物理場耦合區域、耦合方向和耦合強度，結合場間協同的特點，分析高壓共軌系統工作過程的耦合關系，進行多物理場的解耦，簡化多物理場耦合的建模過程；

(3)基于確定的解耦后的多物理場耦合關系，分析各耦合場中仿真子模型間的耦合模型和耦合方程形式；

(4)根據高壓共軌系統中流場、電場、磁場、機械運動場、液力場、溫度場間各部件仿真子模型單向/雙向耦合關系及耦合方程形式，建立高壓共軌系統多物理場耦合仿真模型，完成解耦-耦合過程；

步驟(1)中的物理場包括流場、電場、磁場、機械運動場、液力場、溫度場：

(a)涉及到流場計算的部件包括高壓油泵、高壓油軌、高壓油管和共軌噴油器，其中高壓油泵仿真子模型包括吸油過程流量模型和泵油過程流量模型；高壓油軌仿真子模型包括入口流量計算模型、腔內壓力計算模型和出口流量計算模型；高壓油管仿真子模型包括入口壓力波動模型、入口流量計算模型、一維時空波動模型、出口壓力波動模型和出口流量計算模型；共軌噴油器仿真子模型包括內部油道壓力波動模型、入口流量計算模型進油節流孔和出油節流孔流量計算模型、盛油槽壓力計算模型、控制室壓力計算模型和噴射特性數值計算模型；

(b)涉及到電場計算的部件包括高壓油泵和高速電磁閥，其中高壓油泵仿真子模型包括高壓油泵工作驅動模型，高速電磁閥仿真子模型包括高速電磁閥PWM波驅動模型；

(c)涉及到磁場計算的部件包括高速電磁閥，高速電磁閥仿真子模型包括動態磁滯數值差值模型和渦流分布不均的磁場數學模型；

(d)涉及到機械運動場計算的部件包括高壓油泵和共軌噴油器，其中高壓油泵仿真子模型包括柱塞機械運動模型；共軌噴油器仿真子模型包括針閥機械運動數學模型以及高速電磁閥的銜鐵機械運動模型；

(e)涉及到液力場計算的部件包括共軌噴油器，共軌噴油器仿真子模型包括針閥燃油液力數學模型以及高速電磁閥的銜鐵燃油液力數學模型；

(f)涉及到溫度場計算的部件包括高壓油泵和共軌噴油器，其中高壓油泵仿真子模型包括高壓油泵絕熱壓縮生熱模型；共軌噴油器仿真子模型包括進油節流孔和出油節流孔的壓降生熱計算模型、噴孔瞬態溫升計算模型以及高速電磁閥的瞬態磁阻生熱模型。

2.根據權利要求1所述的一種高壓共軌系統多物理解耦-耦合方法，其特征是：步驟(2)中：

(a)高壓共軌系統多物理場的耦合關系中，忽略溫度對液力的影響，不考慮溫度場-液力場的弱耦合關系；忽略溫度對機械運動的影響，不考慮機械運動場-溫度場的弱耦合關系；忽略溫度場對電場的直接影響，而是考慮溫度場對磁場的影響后，磁場再對電場的二次影響；

(b)高壓共軌系統各物理場耦合區域和耦合方向具體為：電場-磁場雙向耦合、電場-機械運動場單向耦合、機械運動場-流場雙向耦合、機械運動場-液力場雙向耦合、液力場-流場雙向耦合、溫度場-磁場雙向耦合、溫度場-流場雙向耦合。

3.根據權利要求1所述的一種高壓共軌系統多物理解耦-耦合方法，其特征是：步驟(3)的分析具體為：

(a)電場中的高速電磁閥PWM波驅動模型與磁場中的渦流分布不均的磁場數學模型雙向耦合，耦合方程形式為代數-微分方程；

(b)電場中的高壓油泵工作驅動模型與機械運動場中的柱塞機械運動模型單向耦合，耦合方程形式為代數方程；

(c)機械運動場中的柱塞機械運動模型與流場中的泵油過程流量模型雙向耦合，耦合方程形式為代數方程；

(d)機械運動場中的銜鐵機械運動模型與液力場中的銜鐵燃油液力數學模型雙向耦合，耦合方程形式為代數方程；

(e)機械運動場中的針閥機械運動數學模型與液力場中的針閥燃油液力數學模型雙向耦合，耦合方程形式為代數方程；

(f)液力場中的銜鐵燃油液力數學模型與流場中的控制室壓力計算模型雙向耦合，耦合方程形式為代數方程；

(g)液力場中的針閥機械運動數學模型與流場中的盛油槽壓力計算模型雙向耦合，耦合方程形式為代數方程；

(h)溫度場中的高速電磁閥瞬態磁阻生熱模型與磁場中的渦流分布不均的磁場數學模型雙向耦合，耦合方程形式為微分方程；

(i)溫度場中的高壓油泵絕熱壓縮生熱模型與流場中的泵油過程流量模型雙向耦合，耦合方程形式為微分-代數方程；

(j)溫度場中的進油節流孔和出油節流孔的壓降生熱計算模型與流場中的進油節流孔和出油節流孔的流量計算模型雙向耦合，耦合方程形式為微分-代數方程；

(k)溫度場中的噴孔瞬態溫升計算模型與流場中的噴射特性數值計算模型雙向耦合，耦合方程形式為微分-代數方程。