高壓共軌多孔噴油器各孔噴油特性測(cè)量及數(shù)值模擬.pdf

1、為了應(yīng)對(duì)日趨嚴(yán)格的排放法規(guī)和油耗法規(guī)，燃油供給系統(tǒng)的改進(jìn)升級(jí)是關(guān)鍵，電控高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)以其諸多的優(yōu)勢(shì)成為當(dāng)今應(yīng)用最廣泛的燃油供給系統(tǒng)。多孔噴油器各孔噴油規(guī)律測(cè)試在燃油供給系統(tǒng)的性能優(yōu)化及其與進(jìn)氣、燃燒系統(tǒng)匹配優(yōu)化過(guò)程中的作用至關(guān)重要，多孔噴油器各孔間內(nèi)部流動(dòng)特性差異又是造成各孔間噴射特性差異的重要誘因，因此，開展高壓燃油在柴油機(jī)多孔噴油器各噴孔內(nèi)部流動(dòng)特性及噴油過(guò)程的研究很有意義。
　　當(dāng)前針對(duì)多孔噴油器各孔噴油規(guī)律的測(cè)試方

2、法及設(shè)備還不多見(jiàn)，尤其是能夠滿足高噴油壓力條件下對(duì)多孔噴油器各孔噴油規(guī)律測(cè)量的裝置。基于此，本文以噴霧動(dòng)量法為基礎(chǔ)，提出了多孔噴油器各孔噴油規(guī)律的瞬態(tài)測(cè)試方法，搭建了能夠滿足對(duì)高壓共軌系統(tǒng)匹配用多孔噴油器不同工況下噴油規(guī)律進(jìn)行測(cè)試的系統(tǒng)，并與單次噴射測(cè)量?jī)x測(cè)得試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比?；诖藴y(cè)試系統(tǒng)對(duì)高壓共軌用六孔均布噴油器進(jìn)行了不同工況下(噴油壓力40MPa～160MPa)各孔噴油特性數(shù)據(jù)的測(cè)試分析。建立了六孔均布噴油器噴油嘴內(nèi)部流動(dòng)計(jì)算模

3、型，圍繞針閥的不偏心運(yùn)動(dòng)、不考慮針閥彈性變形的偏心運(yùn)動(dòng)和考慮針閥彈性變形的偏心運(yùn)動(dòng)、噴油壓力、壓力室噴嘴(SAC)及無(wú)壓力室噴嘴(VCO)等研究了多孔噴油器各孔內(nèi)部流動(dòng)特性及噴油特性的差異，分析了噴嘴內(nèi)表面特性對(duì)噴嘴內(nèi)流及噴油特性的影響，主要結(jié)論有:
　　合理選擇壓電晶體力傳感器匹配放大倍數(shù)及靈敏度可調(diào)的電荷放大器可滿足柴油機(jī)高軌壓大油量及低軌壓小油量條件下各孔噴油規(guī)律的測(cè)試需求。測(cè)試發(fā)現(xiàn)名義尺寸相同的各個(gè)噴孔在噴油特性上存在差異

4、，一定范圍內(nèi)，噴油脈寬的增加或噴油壓力的升高均能有效提高各噴孔之間的噴射均勻性。另外，同一工況下，噴油器總循環(huán)噴油量循環(huán)波動(dòng)率總是小于各噴孔循環(huán)噴油量循環(huán)波動(dòng)率，多孔噴油器的噴油過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，各噴孔之間的噴油過(guò)程相互影響，并不是相互獨(dú)立的。一定范圍內(nèi)，噴油脈寬的增加或者噴油壓力的升高也能提高噴油過(guò)程循環(huán)之間的一致性。
　　同一工況下，針閥不偏心時(shí)，較SAC噴嘴而言，VCO噴嘴內(nèi)空穴初生提前，空穴發(fā)展速度較快，空穴程度劇烈，

5、噴孔瞬態(tài)噴油速率及循環(huán)噴油量相對(duì)較小，各孔間噴油量不均勻度稍高。
　　同一工況下，不考慮針閥彈性變形的偏心運(yùn)動(dòng)時(shí)，不論是SAC噴嘴還是VCO噴嘴，針閥偏離側(cè)噴孔上表面及噴孔內(nèi)部較針閥偏向側(cè)噴孔空穴現(xiàn)象提前，空穴程度較強(qiáng)，發(fā)展速度較快，燃油流速較大，且隨著針閥偏心幅度的增大和噴油壓力的升高越來(lái)越明顯。針閥偏向側(cè)噴孔下表面在針閥抬起過(guò)程中出現(xiàn)空穴現(xiàn)象，而針閥偏離側(cè)噴孔下表面始終未有空穴產(chǎn)生。有較多的燃油流動(dòng)跡線從針閥偏離側(cè)噴孔經(jīng)過(guò)壓力

6、室底部流向針閥偏向側(cè)噴孔;在針閥全開時(shí)針閥偏向側(cè)噴孔燃油流動(dòng)高速區(qū)域主要位于噴孔的上邊緣，而針閥偏離側(cè)的主要集中在噴孔下邊緣;針閥偏向側(cè)噴孔1較偏離側(cè)孔4具有較大的噴油速率及循環(huán)噴油量;VCO噴嘴各孔間循環(huán)噴油量不均勻度較SAC噴嘴高，針閥偏心運(yùn)動(dòng)對(duì)VCO噴嘴各孔影響更劇烈。
　　考慮針閥彈性變形的偏心運(yùn)動(dòng)過(guò)程時(shí)，針閥偏向側(cè)噴孔1幾乎被針閥頭部堵住，其流通截面積幾乎為零，偏離側(cè)噴孔4流通截面積以及流通截面積增長(zhǎng)率最大，針閥偏心運(yùn)動(dòng)

7、初期各孔的噴油速率變化趨勢(shì)，流速變化情況與此階段各孔的流通截面積變化相互吻合，流通截面積大的噴孔，其流速和瞬態(tài)噴油速率較大。針閥偏向側(cè)噴孔1的燃油流動(dòng)特性及噴油特性對(duì)針閥偏心過(guò)程最為敏感，其循環(huán)噴油量與針閥偏心的幅度緊密相關(guān)，針閥偏心幅度較小時(shí)，孔1具有較大的循環(huán)噴油量，而針閥偏心幅度大時(shí)，孔1具有較小的循環(huán)噴油量;針閥偏心時(shí)各孔間噴油量不均勻度較不偏心時(shí)大，隨著針閥偏心幅度的增加，不均勻度整體呈增大的趨勢(shì)，噴射一致性越來(lái)越差。