Để xây dựng mô hình kim phun này trong BOOST Hydsim ta sử dụng các element sau:
Hình 4.5. Mô hình kim phun GDI và High Pump trong AVL BOOST Hydsim.
Kim phun GDI:
− Line (Laplace Transform) gồm tube to rail, inlet bore, inner bore: để mô phỏng đường ống dẫn nhiên liệu.
− Volume standard (inlet volume, upper chamber, needle chamber) là mô phỏng buồng chứa nhiên liệu trong kim phun.
− Piston standard (needle top) mô phỏng piston thủy lực để tạo lực đẩy nhiên liệu ra khỏi kim phun.
− Solenoid Armature 15 (basic model) mô phỏng cuộn solenoid điện từ trong kim phun áp cao. Khe hở nhấc kim phu thuộc vào điện từ cung cấp cho cuộn solenoid. − Needle standard (needle stem) mô phỏng đầu nhấc kim phun.
− Nozzle VCO (extended model) mô phỏng lỗ vòi có bệ đỡ và nắp vòi phun với nhiều lỗ phun.
− Boundary Pressure (cylinder pressure) mô phỏng áp suất nhiên liệu phun ra trong xi lanh.
Bơm cao áp:
− Boundary (Pressure) gồm fuel pressure và feed fressure để mô phỏng áp suất nhiên liệu.
− Throttle (Time-controled Swicht) dùng để mô phỏng van solenoid của bơm cao áp.
− Volume (Standard) gồm valve volume, valve chamber và pump chamber để mô phỏng buồng chứa nhiên liệu áp thấp và áp cao của bơm cao áp.
− Line (d’Alembert Model) để mô phỏng đường ống dẫn nhiên liệu.
− Port (In-line Fill/Spill) để mô phỏng cổng nạp nhiên liệu vào của bơm cao áp. − Pump (Plunger) mô phỏng piston của bơm.
− Cam (Cam Profile) mô phỏng cam dội dẫn động áp suất của piston.
− Leakage (Annual Gap) mô phỏng đường dầu hồi (khi áp suất quá cao nhằm cân bằng áp suất) trong buồng chứa cao áp.
− Valve (Constant Volume) mô phỏng van một chiều đưa nhiên liệu theo một chiều đến kim phun cao áp.
− Valve (Check Ball) mô phỏng van nhiên liệu một chiều của đường hồi nhiên liệu nhằm cân bằng áp suất nhiên liệu đến kim phun.
Để kết nối các yếu tố trên lại với nhau, trong mô hình này, chúng ta sẽ sử dụng kết nối cơ khí giữa lò xo, đầu kim phun và kết nối thủy lực giữa các ống dẫn nhiên liệu, buồng chứa nhiên liệu nối với đầu kim phun. Kết cấu của mô hình được thể hiện trong hình 4.5.
Sau khi hoàn thành mô hình như trong hình 4.5 thì tiến hành nhập các thông số như trong bảng cho các element.
Để nhập thông số vào các element có thể nhấp đúp chuột vào element đó hoặc click chuột phải chọn Properties hoặc chọn Element| Properties.
Bảng 4.3. Các thông số kim phun GDI
Needle guide Diameter 1.5 mm Needle seat Diameter 1.5 mm Maximum lift of needle 0.05 mm Number of spray holes 6
Diameter of one spray hole 0.18 mm
Valve volume 17 mm3 Control volume 21 mm3 Nozzle volume 15.8 mm3 Spill volume 250 mm3 Spring stiffness 170000N/m Spring damping 17000 N.s/m
Injector feed orifice
Diameter 0.47 mm
Filing orifice Diameter 0.13 mm
Line Diameter 600 sNm
− Ngoài các thông số về cấu tạo của kim phun như trong bảng trên còn có một vài thông số đặc biệt trong phần mềm như là thông số của Boudary Mechanical trong Hình 4.5. Yếu tố này tượng trung cho một điểm tựa của Needle Spring nó không có bất kì dao động nào vì vậy với yếu tố này chúng ta không cần nhập số liệu chỉ cần vào đổi tên. Các độ cứng trong các element, độ cứng này phụ thuộc vào vật liệu làm nên yếu tố đó, trong trường hợp kim phun này độ cứng sẽ được nhập là 17000 N/mm. − Với ba thông số áp suất là áp suất ống nhiên liệu cao áp, áp suất buồng đốt và áp (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
suất bơm áp thấp, chúng ta sẽ nhập giá trị áp suất 1.2 bar cho áp suất thùng dầu còn các áp suất còn lại sẽ được nhập theo các chế độ của động cơ.
− Sau khi nhập xong các thông số cửa các element thì cần phải chỉ định các điều kiện áp suất ban đầu để giúp cho hệ thống được cân bằng lúc bắt đầu tính toán bằng lệnh
Element| Initial Conditions. Các yếu tố cần phải được chỉ định điều kiện ban đầu
đó là: Needle Volume, Control Volume, Valve Volume và Spill Volume. Trong đó, Spill Volume sẽ được chỉ định áp suất ban đầu là 1.2 bar bằng với áp suất bơm áp thấp LOW PUMP, các yếu tố còn lại sẽ được chỉ định với áp suất ban đầu bằng với giá trị áp suất của Rail Pressure. Cuối cùng cần lưu ý phải chỉ định kết quả đầu ra trước khi chạy chương trình thông qua lệnh Element| Store Results.
− Đối với model kim phun này thì lượng nhiên liệu phun, áp suất và lượng nhiên liệu xả qua được tính toán theo các công thức sau:
Khối lượng và năng lượng dòng chảy đi qua kim phun:
Khối lượng dòng chảy:
(4.1)
Năng lượng dòng chảy:
(4.2)
Trong đó:
khi (4.3)
Trong đó:
• Cd là hệ số lưu lượng đầu phun nhiên liệu. • A là Diện tích đầu phun để nhiên liệu đi qua.
• Pu là áp suất nhiên liệu ở đầu nạp nhiên liệu. • Pd là áp suất ở cuối đầu kim phun.
• Tu là nhiệt độ nhiên liệu ở đầu nạp. • Cv là tỉ số nhiệt đặc biệt.
• R là phần tử cản trở. - Thể tích nhiên liệu nén P: