Sau khi nghiên cứu và nắm rõ về cấu tạo và nguyên lí hoạt động ta tiến hành xây dựng mô hình kim phun này:
Hình 4.4. Mô hình kim phun PI trong AVL BOOST Hydsim
Để xây dựng mô hình kim phun này trong BOOST Hydsim ta sử dụng các element sau:
Bơm cánh gạt LP (Low Pressure) dùng rail pressure để mô phỏng bơm nhiên liệu với áp
suất ổn định là 5 MPa.
Kim phun áp thấp trên đường ống nạp PI:
− Line (Laplace Transform) để mô phỏng đường dầu của kim. − Piston (Standard) mô phỏng piston trong kim phun.
− Boundary (Mechanical) để mô phỏng lò xo dẫn động tạo động lực cho kim phun. − Solenoid (Amarture) mô phỏng phần ứng điện từ của kim phun.
− Needle standard (needle stem) mô phỏng bộ nhấc kim phun.
− Nozzle VCO (extended model) mô phỏng lỗ vòi có bệ đỡ với nhiều lỗ phun. − Boundary (Pressure) để mô phỏng áp suất nhiên liệu phun ra trong xi lanh.
Để kết nối các yếu tố trên lại với nhau, trong model này, chúng ta sẽ sử dụng kết nối cơ khí, kết nối thủy lực và kết nối đặc biệt. Kết cấu của model được thể hiện trong hình 4.4.
Sau khi hoàn thành mô hình như trong hình 4.4 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 4.2. Các thông số kim phun áp thấp PI.
Needle guide Diameter 5 mm Needle seat Diameter 2.1 mm Maximum lift of needle 0.5 mm Number of spray holes 10
Diameter of one spray hole 0.13 mm
Valve volume 0.2 mm3 Control volume 25 mm3 Nozzle volume 49 mm3 Spill volume 250 mm3 Spring stiffness 12000 N/m Spring damping 12000N.s/m
Injector feed orifice Diameter 0.52 mm Filing orifice Diameter 0.13 mm Inlet orifice Diameter 0.06 mm2
Outlet orifice Diameter 0.07 mm2
Line Diameter 1.9 mm
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 4.4. 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 200000 N/mm. Với ba thông số áp suất là áp suất ống dẫn, áp suất xi lanh buồng đốt và áp suất thùng xăng, chúng ta sẽ nhập giá trị áp suất 1.2 bar cho áp suất thùng xăng còn các áp suất còn lại sẽ được nhập theo các chế độ của động cơ mà cụ thể ở đây là theo số vòng quay 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 Fuel Tank, các yếu tố còn lại sẽ được chỉ định với áp suất ban đầu bằng với giá trị áp suất của Pipe 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 trong các buồng và lượng nhiên liệu xả qua van solenoid 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)
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:
(4.4)
• Q là khối lượng chất lỏng vào
• V là tỉ lệ khối lượng chất lỏng thay đổi có kiểm soát • βeq là mô đun số lượng lớn tương đương
• Po là áp suất ban đầu của nhiên liệu.
Thể tích nhiên liệu qua vòi phun tơi:
(4.5)
• µ là hệ số lưu lượng vòi phun.
• A là Diện tích vòi phun để dòng chảy đi qua. • P1 là áp suất nhiên liệu trước khi qua vòi phun. • P2 là áp suất nhiên liệu sau khi phun.
• là tỉ khối của nhiên liệu.