Ortak Hatlı Yakıt Enjeksiyon Sisteminin Modellenmesi Ve Analizi

Abstract

Bu bitirme tezi kapsamında manyetik tahrikli dizel enjeksiyon sisteminin dinamik davranışının modellenmesi için bond graph modelleme tekniği kullanılarak bir boyutlu kapsamlı analitik sistem modeli geliştirilmiştir. Fiziksel sistem modeli ve sistemin simülasyonu AMESim yazılımı kullanılarak geliştirilmiştir. Sistemin dinamik modellenmesi kısmında, dizel enjektörün valf bölgesindeki yüksek hidrolik basınçlı ve kavitasyonlu akıştan dolayı, valf e etkiyen kuvvetler ve valf bölgesindeki debi miktarları hesaplamalı akışkanlar dinamiği kullanılarak belirlenmiştir. Sisteme etkiyen manyetik kuvvet değerleri değişik akım ve mesafe değerleri için sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak hesaplanmıştır ve sonuçlar analitik sistem modeline giriş değişkeni uygulanmıştır. Simülasyon sonuçları ile deneysel ölçüm sonuçları kullanılarak sistem modelinin doğruluğu test edilmiştir. Ayrıca, sistem modeli kullanılarak dizel enjektörün çeşitli geometrik tasarım parametre değerleri ve yakıt enjeksiyon sisteminin farklı giriş parametreleri için çeşitli duyarlılık analizleri yapılarak sistemin bu koşullar altındaki davranışı analiz edilmiştir.

In this thesis study, one-dimensional comprehensive analytical system model has been developed by using both lumped and distributed modelling approaches according to the bond graph theory. To simulate the dynamical behavior of the parts of the solenoid based diesel injectors, a physical system taken as a base and the model has been developed in AMESim. In the dynamical modelling, because of the high hydraulic pressure and caveated flow in the valve region of the diesel injector, CFD (Computational Fluid Dynamics) analysis for the accurate calculations of the hydraulic forces is performed. The deformation due to high hydraulic pressure in the seating area in the valve region is also accounted for using FEM (Finite Element Method) for the structural analysis. The magnetic forces applied to the armature plate has been calculated using BEM (Boundary Element Method) software for different current and distance variables and the forces obtained are used in the analytical systems models, as well. The simulation results extensively supported with experimental results to validate the effectiveness of the simulation model. Furthermore, several sensitivity analysis has been performed using different geometrical design parameters and different input parameters of the system and dynamical behavior of the common rail injection (CRI) systems has been analyzed.