共軌噴油器響應(yīng)特性的仿真分析及結(jié)構(gòu)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(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)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(dāng)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(yīng)特性則是決定柴油機工作特性的重要特性指標(biāo)，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(yīng)特性是柴油機技術(shù)發(fā)展領(lǐng)域的重要內(nèi)容和研究焦點。為了進一步提高共軌噴油器的響應(yīng)特性，本文對影響噴油器響應(yīng)特性的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)以及由響應(yīng)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(jié)構(gòu)和工作原理，梳理了影響噴油器響應(yīng)特性的核心結(jié)構(gòu)，并藉此對噴油器進行了合理簡化，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)和物理模型，應(yīng)用AMESim軟件建立了噴油器工作過程仿真模型。模型的計算結(jié)果（

3、包括噴油量和噴油持續(xù)期）與相同工況下的試驗結(jié)果高度吻合，結(jié)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(guān)于高壓共軌噴油器響應(yīng)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(qū)動力、控制閥彈簧預(yù)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(yù)緊力、針閥密封直徑、針閥密封座面錐角等結(jié)構(gòu)參數(shù)在內(nèi)的對于噴油器響應(yīng)特性的影響，總結(jié)各參數(shù)對響應(yīng)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(xué)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(jié)構(gòu)對于控制室組件流通特性的影響規(guī)律，研究結(jié)果為提高控制室組件流通能力的結(jié)構(gòu)優(yōu)化指明了方向。
　　最后，本文基于所獲得的研究結(jié)果，采用正交試驗方法，以提升噴油器響應(yīng)特性為優(yōu)化目標(biāo)，對影響噴油器響應(yīng)特性的關(guān)鍵參數(shù)進行優(yōu)化匹配，并得

5、到了噴油器響應(yīng)特性的優(yōu)化設(shè)計方案。具體結(jié)論如下:當(dāng)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(yù)緊力140N，控制閥彈簧預(yù)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(yīng)特性最佳。優(yōu)化后的噴油器在開啟響應(yīng)和關(guān)閉響應(yīng)兩方面都得到顯著提升，噴油器總體響應(yīng)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(yīng)特性