高压共轨喷油器的仿真研究与参数优化

摘要

在日益严格的排放法律法规下，机械式燃油系统已经不能满足日常的排放要求，传统的机械控制方法已经不再适应时代的发展要求。随着电子技术的发展，越来越多的电子技术被应用在汽车上，这对汽车的燃油经济性、制动性、操纵稳定性等方面有着重要作用。高压共轨式燃油喷射系统有着灵活而精确的控制方式，较好的燃油经济性以及优良的环保性而受到广泛青睐。共轨喷油器是高压共轨系统中的关键部件，其喷油特性对燃油喷射系统和发动机的整体性能有着非常显著的影响。
　　本文通过查阅大量文献资料，论述了高压共轨燃油喷射系统的分类与发展，分别介绍了目前国内外典型的高压共轨燃油喷射系统，详细分析了高压共轨喷油器的结构特点、工作原理以及喷油特性。
　　接着对高压共轨喷油器的物理模型进行简化，并在此模型的基础上提出了系统假设，构建其数学模型:电磁铁数学模型、容积腔数学模型以及阀件数学模型，分别建立各类相关的流体力学方程。利用仿真软件AMESim建立高压共轨喷油器的仿真模型，并通过高压共轨系统测试平台验证了仿真模型的准确性。然后利用AMESim仿真模型分别分析共轨压力和喷油器的结构参数对喷油特性的影响程度，找出其关键结构参数:控制腔容积，进油孔直径，出油孔直径，阀芯直径，针阀直径，喷孔直径，阀弹簧预紧力等。
　　本文通过正交试验对其影响程度比较大的关键结构参数进行优化分析，确定这些参数对喷油特性的影响因子，并通过进一步分析得出一组喷油特性响应最佳的参数。对比优化前后的仿真结果，发现优化后喷油器的喷油特性响应有较大地提高，这为以后进一步研究高压共轨喷油器提供了理论基础。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 柴油机高压共轨燃油喷射技术

1．2．1 柴油机高压共轨燃油喷射系统的发展历程

1．2．2 喷油器的发展历程

1．3 国内外高压共轨燃油喷射系统的研究现状

1．3．1 国外高压共轨燃油喷射系统的研究现状

1．3．2 国内高压共轨燃油喷射系统的研究现状

1．4 本课题研究意义和主要内容

第二章 高压共轨喷油器的工作原理和特性分析

2．1 高压共轨喷油器的组成及工作原理

2．1．1 高压共轨喷油器的组成

2．1．2 高压共轨喷油器的工作原理

2．2 电磁式喷油器喷油特性与电流特性

2．2．1 共轨喷油器喷油特性

2．2．2 电磁式喷油器电流特性

2．3 本章小结

第三章 高压共轨喷油器模型建立及验证

3．1 高压共轨喷油器的模型简化

3．2 高压共轨喷油器的数学模型

3．2．1 高压共轨喷油器模型的假设

3．2．2 电磁铁数学模型

3．2．3 容积腔数学模型

3．2．4 阀件数学模型

3．3 高压共轨喷油器模型建立及实验验证

3．3．1 仿真软件的介绍

3．3．2 高压共轨喷油器AMESim模型的建立

3．4 高压共轨喷油器AMESim模型的试验验证

3．4．1 高压共轨喷油器试验平台的建立

3．4．2 试验测试结果与仿真模型结果比较

3．5 本章小结

第四章 高压共轨喷油器模型参数对喷油特性的影响分析

4．1 高压共轨喷油器共轨压力对喷油特性的影响分析

4．2 高压共轨喷油器控制腔参数对喷油特性的影响分析

4．2．1 控制腔容积对喷油特性的影响分析

4．2．2 进油孔直径对喷油特性的影响分析

4．2．3 出油孔直径对喷油特性的影响分析

4．2．4 出油孔／进油孔直径比值对喷油特性的影响分析

4．2．5 阀芯直径对喷油特性的影响分析

4．3 高压共轨喷油器针阀组件参数对喷油特性的影响分析

4．3．1 针阀直径对喷油特性的影响分析

4．3．2 针阀质量对喷油特性的影响分析

4．3．3 高压共轨喷油器针阀弹簧预紧力对喷油特性的影响分析

4．4 高压共轨喷油器喷孔直径及数量对喷油特性的影响分析

4．4．1 喷油孔数量对对喷油特性的影响分析

4．4．2 喷油孔直径对喷油特性的影响分析

4．5 高压共轨喷油器电磁铁参数对喷油特性的影响分析

4．5．1 阀弹簧预紧力对喷油特性的影响分析

4．5．2 电磁铁衔铁的质量对喷油特性的影响分析

4．6 本章小结

第五章 高压共轨喷油器关键结构参数的正交试验

5．1 高压共轨喷油器关键结构参数的正交试验设计

5．1．1 正交试验设计目的、因素与水平的确定

5．1．2 确定试验方案

5．1．3 组织实施试验

5．2 优化前后喷油器响应特性比较

5．3 本章小结

第六章 全文总结与展望

6．1 全文总结

6．2 工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表学术论文情况