共軌噴油器響應特性的仿真分析及結構優(yōu)化.pdf

1、柴油發(fā)動機因其熱效率高、低速扭矩大、功率范圍廣、耗油量低、可靠性強和耐久性好等優(yōu)點在機械、船舶、汽車等各個領域都有著廣泛的應用。然而，隨著世界能源資源的不斷枯竭、自然環(huán)境的日益惡化，對于柴油機的動力和排放性能方面上的要求在不斷地提高。采用高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)是當前柴油機提高動力性和排放性的必要舉措，高壓共軌噴油器的響應特性則是決定柴油機工作特性的重要特性指標，它直接影響噴油量、噴油啟止時刻、控制的靈活性，乃至發(fā)動機的動力和排放性能。因此

2、，針對高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)，研究高壓共軌噴油器的響應特性是柴油機技術發(fā)展領域的重要內容和研究焦點。為了進一步提高共軌噴油器的響應特性，本文對影響噴油器響應特性的關鍵結構參數(shù)以及由響應特性所影響的控制閥流通能力進行了深入的研究和分析。
　　首先，本文基于噴油器的結構和工作原理，梳理了影響噴油器響應特性的核心結構，并藉此對噴油器進行了合理簡化，建立相應的數(shù)學和物理模型，應用AMESim軟件建立了噴油器工作過程仿真模型。模型的計算結果（

3、包括噴油量和噴油持續(xù)期）與相同工況下的試驗結果高度吻合，結果表明用于本文所建立的仿真模型系統(tǒng)完全可以用于后續(xù)的關于高壓共軌噴油器響應特性的仿真研究。
　　其次，本文在基于所建立的仿真模型系統(tǒng)，系統(tǒng)且深入地研究了包括噴油壓力、控制閥驅動力、控制閥彈簧預緊力、控制閥最大升程、控制室容積、進油量孔孔徑、出油量孔孔徑、控制柱塞直徑、針閥彈簧預緊力、針閥密封直徑、針閥密封座面錐角等結構參數(shù)在內的對于噴油器響應特性的影響，總結各參數(shù)對響應特性

4、的影響規(guī)律，并確定了各參數(shù)的最優(yōu)值選取范圍。
　　隨后，本文依托三維計算流體力學的方法，深入且系統(tǒng)地研究了控制室組件的流通特性。通過三維計算，研究并分析了包括油道圓角、控制閥型式、密封面錐角、出油量孔結構對于控制室組件流通特性的影響規(guī)律，研究結果為提高控制室組件流通能力的結構優(yōu)化指明了方向。
　　最后，本文基于所獲得的研究結果，采用正交試驗方法，以提升噴油器響應特性為優(yōu)化目標，對影響噴油器響應特性的關鍵參數(shù)進行優(yōu)化匹配，并得

5、到了噴油器響應特性的優(yōu)化設計方案。具體結論如下:當控制室進、出油量孔孔徑0.26mm、0.28mm，控制柱塞直徑4.25mm，針閥彈簧預緊力140N，控制閥彈簧預緊力90N，針閥密封直徑2mm，出油量孔流量系數(shù)0.95時，噴油器響應特性最佳。優(yōu)化后的噴油器在開啟響應和關閉響應兩方面都得到顯著提升，噴油器總體響應特性提高了13.3％，同時噴油量特性也有一定提升，在保證噴油持續(xù)期不變的前提下，單次噴油量提高了3.87％，實現(xiàn)了以提高響應特性