柴油机喷油器的结构改进分析与空化现象研究

发布时间：2020-04-18 10:43

【摘要】：随着全球能源的匮乏与环境的不断恶化,人们对柴油机的综合性能提出了更高的要求。喷油器作为燃油喷射系统中重要的一部分,其油道内部的燃油流动直接影响燃油的雾化效果,是影响柴油机性能与可靠性的重要部件之一。提高喷油压力已经成为喷油器的发展方向,较高的喷油压力不仅会改善燃油的雾化效果,还会降低油耗与有害产物的排放。喷油器内部空化现象的存在改善了燃油的雾化质量,但也会对针阀与针阀座进行侵蚀,从而会减少喷油器的使用寿命。因此,对喷油器内部的空化现象进行分析是十分有必要的。为了减少喷油器内部燃油的压力损失,提高燃油的雾化质量,在原始的16V280ZJ型柴油机喷油器的基础上,提出了两种改进方案:方案一是一种纵向进油的喷油器结构;方案二是取消了喷油器体与支座板、支座板与针阀体间的两个环形槽,取而代之的是分别用两个销钉对它们进行定位。对改进前后的喷油器组件与内部的油道进行建模,并运用Ansys Workbench对改进前后的喷油器进行流固耦合分析。在Fluent中分析不同方案下的流场情况,分别分析改进后的两种喷油器结构对燃油压力的影响,并与改进前的喷油器作对比,结果表明两种改进方案都能在一定程度上减少燃油压力的损失。由于改进后喷油器的支座板和针阀体结构有了很大的改变,因此需要进行强度分析,来判断改进前后的支座板与针阀体是否满足强度的要求。把在Fluent中模拟出的流体模型的仿真结果与固体零件进行耦合,并对固体零件进行约束与施加载荷,得到改进前后的应力与变形计算结果,分析结构的改进对支座板与针阀体应力与变形的影响,结果表明改进前后的支座板与针阀体都能满足强度的要求。以原始的16V280ZJ型柴油机喷油器内部油道为对象,在Fluent中运用动网格技术研究了喷油器内部瞬态的空化现象。首先对原始油道模型的空化现象进行了模拟,并描述空化现象形成的规律。接着又研究了喷油器的一些结构参数(喷孔直径和喷孔入口圆角)对空化现象的影响,发现随着喷孔直径的增加,空化程度也在增加;喷孔入口增加了圆角以后,空化程度有所减弱,且空化程度随着圆角半径的增加而减弱。
【图文】：

喷油器,燃油压力,针阀,进油管

逦第三章柴油机喷油器的改进设计逦逡逑第三章柴油机喷油器的改进设计逡逑３．１柴油机喷油器的组成及工作原理逡逑柴油机喷油器主要由喷油器体、调压螺钉、调压弹簧、支座板、针阀偶件和进油管逡逑接头等部分组成。本次课题的展开是建立在１６Ｖ２８０ＺＪ型柴油机喷油器的基础上，如图逡逑３．１所示，从高压油管过来的燃油经喷油器的进油管接头进入喷油器，刚开始燃油压力逡逑呈现出上升的趋势。当燃油压力达到喷油器的开启压力的时候，针阀开启，，然后高压燃逡逑油由喷袖器以雾化的形式喷入燃烧室。当高压燃油达到最大压力的时候，接着就会呈现逡逑出不断下降的趋势，当燃油压力下降到针阀的关闭压力时，针阀关闭，喷油器停止喷油。逡逑经喷油器喷入燃烧室的雾化燃油与燃烧室中的气流相配合，形成完善的燃烧过程。逡逑

喷油器,方案,关闭压力,导向套

方案一中对弹簧上座的改进设计如图３．４所示，弹簧上座的中心有一个直径为３ｍｍ逡逑的中心孔，其目的就是为了与喷油器体上的回汕孔相连通并把泄露的燃汕排出到喷汕器逡逑外。逡逑方案一中设计出的弹黉上座如图３．５所不，其中心同样有一个直径为３ｍｍ的回汕逡逑孔。导向套的重要作用就是和弹簧上座配合使用来调节喷油器的开启与关闭压力。具体逡逑的实施方式就是在导向套和弹簧上座之间安装有调整垫片，通过增减垫片的数量来改变逡逑喷油器的开启与关闭压力。逡逑２１逡逑
【学位授予单位】：大连交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TK423

【参考文献】