1.目的及意义

1.1.资源问题

近半个世纪以来整个人类社会面临着地球石油资源日趋枯竭的问题。全球范围内，至今尚未有应对石油资源枯竭的手段。所以选择减少消耗，尽量推迟石油资源耗尽。对船用柴油机要求也提高，既要保证柴油机的动力性，又必须降低能源消耗。

1.2.排放问题

排放法规日益严谨，柴油机污染问题，主要是一氧化碳(CO)、碳氢化物(HC)、氮氧化物(NOx)、固体颗粒(主要是碳粒)。气缸内工质状态对污染物生成有着重要影响。

1.3.设计目的

所以柴油机为了适应当今世界对于船用柴油机节能、减排两大要求，许多新技术在柴油机上得以应用。其中提高燃油压力、改善喷射性能的高压共轨技术的利用是必然趋势。仿真计算立足于寻找最优的设计方案，并可在仿真中任意改变系统参数进行反复试验，这在台架试验中是无法实现的，而且实际实验中共轨管压力持续处于高压力状态，实验成本高，危险系数大，所以需要建立仿真模型初步试验再用于台架。

本文将在熟悉和掌握高压共轨燃油喷射系统工作原理的基础上，以柴油机高压共轨燃油系统为仿真建模对象，利用Simulink软件进行柴油机高压共轨燃油喷射系统实时仿真模型开发。

2.现状

2.1.国内高校相关研究现状

2014年大连海事大学轮机工程学院与中船重工703研究所无锡分部于大连海事大学学报发表《船用高压共轨柴油机的建模与仿真》，其中分别对高压共轨系统里的高压油泵、中间储油器和共轨管分别建立模块化的数学建模，然后联立、组成系统，运用 Matlab/Simulink 进行仿真，在对系统进行仿真时，对共轨系统做出如：燃油在流动过程中保持温度不变、燃油做可压缩一维非稳态流动等假设。仿真结果与实验数据对比结果验证了仿真的正确性^[1]。

中国舰船研究院以HYDSIM为仿真工具，建立了高压共轨系统模型并验证模型，以提高电控喷油器响应性能为出发点，探讨了某型电控喷油器各关键结构参数的设计原则。研究了高压共轨系统高压容积对轨压波动的影响、预测了研究的高压共轨系统匹配于 TBD234V6柴油机后，部分工况点轨压波动情况^[2]。

2001年西安建筑科技大学参考了国外高压共轨式电控燃油喷射系统，并针对无锡威孚集团高压共轨式电控燃油喷射系统的结构特点，建立了高压共轨式燃油喷射系统的数学模型进一步应用Matlab/Simulink对该系统编写了计算机仿真程序通过独立地改变某一参数，然后进行仿真计算，获得燃油喷射的基本特性，并了解各个结构参数对高压共轨式燃油喷射系统的影响^[3]。

2009年中国船舶重工集团公司运用AMESim仿真工具分别建立了整体式共轨系统和分布式共轨系统的数学模型，对整体式共轨燃油系统开展试验研究，揭示了影响共轨压力波动的主要因素，对分布式共轨燃油系统开展仿真分析，并与整体式系统进行比较，研究表明，分布式共轨系统可明显改善系统动态性能，代表了未来船用柴油机共轨系统的发展趋势^[4][5]。

2012年重庆理工大学用AMESim建立高压共轨系统关键部件高压油泵的模型，通过改变高压油泵的结构参数，得出高压油泵进、回油孔直径对燃油输出油压、流量的影响，为整个高压共轨系统及共轨管和喷油机的优化设计提供参考^[6]。

关于柴油机高压共轨燃油喷射系统仿真建模，多为建立模型改变设计研究相关性能优化，Simulink也多用于优化控制系统。本文将使用Simulink软件建立高压共轨燃油喷射系统中各零部件模型。以Map图方法满足系统实时性，同时保证系统精度，成柴油机高压共轨燃油喷射系统实时仿真模型开发。