高压共轨电磁式喷油器喷油特性及结构优化研究

发布时间：2017-12-12 15:18

  本文关键词：高压共轨电磁式喷油器喷油特性及结构优化研究

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【摘要】：柴油发动机具有热效率高、扭矩大、经济性能好等优点,在机械及动力领域得到了广泛的应用。由于燃油的燃烧质量决定了发动机的经济性、噪声以及污染物排放等诸多性能,因此深入了解燃油喷射过程以及精确控制燃油喷射量对于提高发动机的缸内燃烧质量具有极其重要的作用。而高压共轨系统在柴油发动机中的应用是解决上述问题的有效举措,其中高压共轨电磁式喷油器的喷油性能对于柴油发动机的工作特性起到了至关重要的影响。因此,本文针对高压共轨电磁式喷油器的喷油特性进行了深入的研究,并且对喷油器关键结构参数进行了优化设计。首先,基于高压共轨电磁式喷油器的结构及工作原理,对喷油器进行合理简化,建立相应的物理和数学模型,并应用AMESim软件搭建了高压共轨电磁式喷油器的一维仿真模型；将仿真结果与试验结果进行比较,验证了一维仿真模型的准确性。然后,基于喷油器的一维仿真模型,开展了共轨压力、控制脉宽、进出油孔径、喷孔孔径、针阀升程以及座面锥角对喷油器喷油特性的影响规律研究,总结各个参数对喷油特性的影响规律,选取了各个参数的最佳取值范围。其次,采用三维仿真的方法,深入研究了喷油器喷嘴的流通特性。分析了压力室直径、针阀座面锥角、喷孔角度、油道圆角和针阀升程对喷嘴流通特性的影响规律,为喷油器结构参数的优化提供参考。最后,综合一维、三维的仿真结果,采用正交试验法,以提高喷油器流通性能和改善喷油特性为目标,对喷油器关键结构参数进行优化匹配,并得到了优化设计方案。优化结果显示,当控制腔进、出油量孔孔径为0.27mm、0.29mm,喷孔孔径0.23mm,针阀升程为0.55mm,喷油器喷嘴针阀座面锥角为40°,喷油器控制腔出油量孔流量系数为0.85,喷油器喷孔流量系数为0.85时,喷油器的流通性能和喷油特性均为最佳。优化后喷油器的流通性能以及喷油特性均得到了改善,同时喷嘴的流通特性得到了大幅度提升,其中进、出油孔的流速分别提升了18.87%和16.76%,喷油速率提高了52.58%,最终使得喷油器的单次喷油量提升率达到63.22%,达到了课题所要求的水平。
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK423

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本文编号：1282970