高压共轨供油参数对喷射特性的影响分析

摘要

世界各国排放法规的日益严格和能源的严重短缺，迫使柴油机朝着低污染、低油耗和高比功率的方向发展。而降低柴油机排放、提高动力性、经济性的关键在于改善其燃烧过程。进气系统、燃油供给系统和燃烧室形状三者相互配合决定了柴油机的燃烧质量，因此对上述系统进行研究是提高柴油机性能的关键。作为新一代的燃油系统，电控高压共轨燃油喷射系统以灵活的控制方式、较高的喷射压力等特点显示出了其巨大的优越性和发展潜力。柴油机高压共轨电控喷射系统是在电控分配泵系统的基础上发展起来，完全满足时代要求。国外在这方面的研究已经有了比较成熟的应用成果，国内的研究还处在试验阶段。
　　 计算机仿真技术已经成为各行各业必不可缺的技术手段，复杂的系统，都可以先在计算机里进行仿真，摸清其特性后再进行实物试验。文章首先对高压共轨系统的国内外发展现状和机理作了系统的介绍，而后借鉴了安装在4缸直列493柴油机上的BOSCH单轨共轨系统的结构和原理，建立了共轨系统各部分详细的数学模型和整体物理模型，对某型实验台架上的高压共轨燃油系统利用计算机仿真软件AMESim建立高压共轨系统的模型，并在共轨试验台架上完成模型验证，分析共轨管路参数，包括共轨管容积、长径比、内径、长度和高压油管长度、内径，对高压共轨系统的压力建立和压力波动的影响，利用仿真模型将计算出来的轨压波动与实测的数据进行了对比，通过验证数据点的误差和曲线整体走向来判定仿真结果的准确度，并分析了误差产生原因；最后根据仿真结果对各共轨管路参数做出定性的研究。
　　 由于高压油泵和电控喷油器是电控高压共轨燃油系统里最复杂的部件，所以在文章中对这两部分的结构做了重点分析，通过建立的仿真模型，分析了压力控制室部分、针阀部分和电磁阀部分的相关参数的改变对压力波动的影响。
　　 高压共轨电控燃油系统以其较高的喷射压力、独立于发动机转速、灵活可变的喷油控制，成为独具潜力的电控喷油系统。本文的研究工作为深入理解柴油机高压共轨喷油系统和高压共轨系统的选型与匹配工作打下良好的基础。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

1.1 概述

1.2 柴油机喷油系统简介

1.3 国内外研究现状

1.4 本课题研究的主要内容

1.5 本章小结

2 高压共轨系统的组成及工作原理

2.1 高压共轨系统的种类

2.2 高压共轨系统的组成及工作原理

2.3 BOSCH轿车用共轨喷油系统的发展

2.4 本章小结

3 高压共轨系统模拟计算

3.1 计算模型简化假定

3.2 高压油泵数学模型的建立

3.2.1 油泵结构的数学模型

3.2.2 柱塞腔内燃油的连续方程

3.3 共轨模型的建立

3.3.1 共轨容积的微分方程组

3.3.2 共轨内燃油连续方程

3.4 喷油器数学模型的建立

3.4.1 喷油器结构分析

3.4.2 喷油嘴腔内数学模型

3.4.3 喷油器部件数学模型

3.5 高压油管数学模型

3.6 本章小结

4 测试试验台架装置

4.1 测试系统组成

4.2 喷油泵试验台

4.3 单次喷油量测量仪

4.4 试验中的传感器

4.5 采集监控系统

4.6 本章小结

5 仿真模型的建立优化

5.1 仿真软件AMESIM简介

5.1.1 仿真软件的功能

5.1.2 图形化建模仿真工具AMESim

5.1.3 模型与文档生成器AMESet

5.1.4 数据库创建工具AMECustom

5.1.5 运行工具AMERun

5.2 建模仿真软件的基本特性

5.3 AMESIM软件的应用方法研究

5.4 仿真模型的建立

5.4.1 高压共轨系统整体模型

5.4.2 高压泵模型

5.4.3 调压阀与限流阀模型

5.4.4 共轨模型

5.5 喷油器模型

5.6 本章小结

6 高压共轨系统仿真结果分析

6.1 模型验证

6.2 喷油器分析

6.2.1 控制量孔的影响

6.2.2 针阀部分的影响

6.2.3 喷孔直径的影响

6.2.4 轨压对喷油量的影响

6.3 共轨参数研究

6.3.1 共轨容积的影响

6.3.2 共轨形状的影响

6.3.3 长度的影响

6.3.4 内径的影响

6.4 高压油管参数研究

6.5 本章小结

7 总结与展望

参考文献

攻读硕士期间发表的学术论文

致 谢