(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202111518165.4 (22)申请日 2021.12.10 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114239433 A (43)申请公布日 2022.03.25 (73)专利权人 哈尔滨工程大 学 地址 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区南 通大街145号哈尔滨工程大学科技处 知识产权办公室 (72)发明人 赵建辉　卢相东　陈敬炎　陈硕　 张恒　 (51)Int.Cl. G06F 30/28(2020.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (56)对比文件 CN 108416101 A,2018.08.17 US 2021197942 A1,2021.07.01CN 108416127 A,2018.08.17 熊永华等.柴油机喷射系统高压油路的流固 耦合仿真. 《农业机 械学报》 .20 06,第37卷(第12 期),论文第1- 3节， 摘要. 白云等.基 于键合图理论的共轨式喷油器建 模与试验. 《农业工程学报》 .2015,第31卷(第21 期), 刘文吉等.焊 接温度场-流场-电磁场耦合数 值计算的研究进 展. 《焊接》 .2016,(第02期), 冯国泰等.涡轮发动机三维多场耦合数值仿 真的数学模型. 《上海理工大 学学报》 .20 01,(第 03期), 李磊等.离心式压气机流-热-固耦合分析. 《推进技 术》 .2009,(第04期), 杨文军等.基于Kriging模型的数据拟合及 多场耦合动力学 特性分析. 《东北 大学学报(自然 科学版)》 .2016,(第0 6期), (续) 审查员 唐丹颖 (54)发明名称 一种高压共轨系统多物理解耦-耦合方法 (57)摘要 本发明的目的在于提供一种高压共轨系统 多物理解耦 ‑耦合方法， 包括如下步骤： 确定高压 共轨系统具有的多物理场的种类及涉及到各个 物理场计算的各部件仿真子模型； 分析高压共轨 系统工作过程的耦合关系， 进行多物理场的解 耦， 简化多物理场耦合的建模过程； 分析各耦合 场中仿真子模 型间的耦合模型和耦合方程形式； 建立高压共轨系统多物理场耦合仿真模型， 完成 解耦‑耦合过程。 本发明能够对不同类型的高压 共轨系统多物理场进行解耦， 有效简化多物理场 耦合的建模 过程， 并在考虑 多物理场间多场协同 作用关系的基础上精细化高压共轨系统中各部 件仿真子模 型间的耦合关系， 能够提升仿真模型 精度， 提高预测设计工作效率， 缩短开发周 期降低成本。 [转续页] 权利要求书2页 说明书5页 附图1页 CN 114239433 B 2022.10.28 CN 114239433 B (56)对比文件 王昊等.电控高压共轨 燃油系统循环喷油量 影响因素研究. 《内燃 机》 .2013,(第0 5期), 白瑜光等.航天器舱体热密封结构多物理场 耦合数值分析方法研究. 《固体火箭 技术》 .2014,(第06期), 安然等.电动汽车轮毂电机温度场计算研究 综述. 《软件导刊》 .2020,(第08 期), 赵建辉等.耦合详细驱动电路的高速电磁阀 动态模型研究. 《车用发动机》 .2017,(第0 5期),2/2 页 2[接上页] CN 114239433 B1.一种高压共轨系统多物理解耦 ‑耦合方法， 其特 征是： (1)根据高压共轨系统的各部件结构和工况参数， 确定该高压共轨系统具有的多物理 场的种类及涉及到各个物理场计算的各部件仿真子模型； (2)根据高压共轨系统各物理场耦合区域、 耦合方向和耦合强度， 结合场间协同的特 点， 分析高压共轨系统工作过程的耦合关系， 进 行多物理场的解耦， 简化多物理场耦合的建 模过程； (3)基于确定的解耦后的多物理场耦合关系， 分析各耦合场中仿真子模型间的耦合模 型和耦合方程形式； (4)根据高压共轨系 统中流场、 电场、 磁场、 机械运动场、 液力场、 温度场间各部件仿真 子模型单向/双向耦合关系及耦合方程形式， 建立高压共轨系统多物理场耦合仿 真模型， 完 成解耦‑耦合过程； 步骤(1)中的物理场包括 流场、 电场、 磁场、 机 械运动场、 液力场、 温度场： (a)涉及到流场计算的部件包括高压油泵、 高压油轨、 高压油管和共轨喷油器， 其中高 压油泵仿真子模型包括吸油过程流量模型和泵油过程流量模型； 高压油轨仿真子模型包括 入口流量计算模型、 腔 内压力计算模型和出 口流量计算模型； 高压油管仿真子模型包括入 口压力波动模型、 入口流量计算模型、 一 维时空波动模型、 出口压力波动模型和出口流量计 算模型； 共轨喷油器仿真子模型包括内部油道压力波动模型、 入口流量计算模型进油 节流 孔和出油节流孔流量计算模型、 盛油槽压力计算模型、 控制室压力计算模型和喷射特性数 值计算模型； (b)涉及到电场计算的部件包括高压油泵和高速电磁 阀， 其中高压油泵仿真子模型包 括高压油泵工作驱动模型， 高速电磁阀仿真子模型包括高速电磁阀PWM波驱动模型； (c)涉及到磁场计算的部件包括高速电磁 阀， 高速电磁 阀仿真子模型包括动态磁滞数 值差值模型和涡流分布不均的磁场数 学模型； (d)涉及到机械运动场计算的部件包括高压油泵和共轨喷油器， 其中高压油泵仿真子 模型包括柱塞机械运动模型； 共轨喷油器仿真子模型包括针阀机械运动数学模型以及高速 电磁阀的衔铁 机械运动模型； (e)涉及到液力场计算的部件包括共轨喷油器， 共轨喷油器仿真子模型包括针 阀燃油 液力数学模型以及高速电磁阀的衔铁 燃油液力数 学模型； (f)涉及到温度场计算的部件包括高压油泵和共轨喷油器， 其中高压油泵仿真子模型 包括高压油泵绝热压缩生热模型； 共轨喷油器仿真子模型包括进油节流孔和出油节流孔的 压降生热计算模型、 喷孔瞬态温升计算模型以及高速电磁阀的瞬态磁阻生热模型。 2.根据权利要求1所述的一种高压共轨系统多物 理解耦‑耦合方法， 其特征是： 步骤(2) 中： (a)高压共轨系统多物理场的耦合关系中， 忽略温度对液力的影响， 不考虑温度场 ‑液 力场的弱耦合关系； 忽略温度对机械运动的影响， 不考虑机械运动场 ‑温度场的弱耦合关 系； 忽略温度场对电场的直接影响， 而 是考虑温度场对磁场的影响后， 磁场再对电场的二次 影响； (b)高压共轨系统各物理场耦合区域和耦合方向具体为： 电场 ‑磁场双向耦合、 电场 ‑机 械运动场单向耦合、 机械运动场 ‑流场双向耦合、 机械运动场 ‑液力场双向耦合、 液力场 ‑流权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114239433 B 3