柴油機(jī)高壓油管殘余壓力波動(dòng)性研究

摘 要：利用AMESIM仿真軟件進(jìn)行了柴油機(jī)高壓油管殘余壓力波動(dòng)性研究，分析了殘余壓力的影響因素，消除不利因素，選擇最佳參數(shù)，從而降低高壓油管的故障。

關(guān)鍵詞：柴油機(jī)；高壓油管；殘余壓力；故障

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.17.220

1 引言

柴油機(jī)的可靠性占有越來越高的比重，柴油機(jī)工作條件惡劣，目前直噴式柴油機(jī)為了達(dá)到歐Ⅱ排放標(biāo)準(zhǔn)，噴油壓力應(yīng)不低于80～100MPa，有些為了達(dá)到歐Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)，或者為了實(shí)現(xiàn)更高的要求，燃油的噴油壓力則會(huì)更高[1]。因此，作為燃油噴射系統(tǒng)的高壓油管則需要承受巨大的載荷，而管內(nèi)則有交變的往復(fù)波動(dòng)壓力作用，致使柴油機(jī)噴射效率和噴油量也發(fā)生波動(dòng)性變化，影響柴油機(jī)的發(fā)火和燃燒性能。本文利用AMESim仿真模型，研究了柴油機(jī)高壓油管殘余壓力波動(dòng)的影響因素，從而改善柴油機(jī)的工況和性能。

2 模型的建立

柴油機(jī)的高壓油管一端連接噴油泵，另一端連接噴油器，高壓油管承受著往復(fù)的壓力波動(dòng)，高壓油管內(nèi)的流體可視為一維不定常流體，本文利用AMESim仿真模型[2]，通過實(shí)驗(yàn)狀態(tài)下的理想數(shù)據(jù)，控制變量，觀察嘴端燃油壓力的殘余壓力，從而找出殘余壓力波動(dòng)的影響因素。

3 試驗(yàn)研究

實(shí)驗(yàn)時(shí)基本參數(shù)為，凸輪軸轉(zhuǎn)速為500r/min，高壓油管長(zhǎng)度0.9m， 油管厚度為2.25mm， 油管直徑1.8mm，噴孔直徑為0.26mm。首先改變油管長(zhǎng)度，對(duì)比參數(shù)為0.8m 和1m，如圖1所示，隨著管路長(zhǎng)度的增大，殘余壓力波動(dòng)的波峰明顯增大，但波長(zhǎng)相對(duì)較小，這也決定了管路不能做的太長(zhǎng)，容易導(dǎo)致噴油器的二次噴射；也不能太短，會(huì)造成燃油噴射不穩(wěn)定。其次，改變高壓油管的厚度，對(duì)比參數(shù)為2mm和2.5mm，如圖2所示，由此可發(fā)現(xiàn)，隨著高壓油管厚度的增加，殘余壓力波的峰值并未改變，相位延遲，波長(zhǎng)變長(zhǎng)，殘余壓力的衰減也越快；再改變高壓油管的直徑，對(duì)比參數(shù)為1.7mm和1.9mm，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，隨著高壓油管直徑的增加，波長(zhǎng)變短，波峰下降，但是存在不規(guī)律波動(dòng)，孔徑也不能太小，否則會(huì)使脈動(dòng)增加，這是由于隨著孔徑的減小，產(chǎn)生節(jié)流作用；最后，改變對(duì)噴油特性有顯著影響的噴油嘴的噴孔直徑，對(duì)比參數(shù)為0.28mm和0.24mm，如圖3、4，通過實(shí)驗(yàn)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，隨著噴孔直徑的變化，殘余壓力也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)變化[3]，噴孔孔徑增加，殘余壓力波長(zhǎng)變小，但峰值卻相應(yīng)的增加，會(huì)導(dǎo)致不正常噴射[4]，同時(shí)這也是燃油霧化不良的主要因素，但噴孔直徑過小，會(huì)導(dǎo)致壓力波在管內(nèi)往復(fù)傳播的頻率增加，導(dǎo)致管路不穩(wěn)定，脈動(dòng)加劇。

4 結(jié)論

本文利用仿真模型并通過控制變量法來研究對(duì)高壓油管殘余壓力的影響因素：

（1）高壓油管不能太長(zhǎng)，否則易出現(xiàn)二次噴射故障；也不能太短，會(huì)使的噴油器噴射性能降低，霧化變差。

（2）高壓油管壁厚逐漸增加，可以使殘余壓力的衰減加快。

（3）高壓油管的孔徑越大，會(huì)導(dǎo)致噴油性能降低，出現(xiàn)故障噴射?？讖皆叫?，脈動(dòng)越大。

（4）隨著噴油嘴孔直徑增加，容易導(dǎo)致脈動(dòng)和二次噴射，但噴嘴直徑減小，會(huì)導(dǎo)致管內(nèi)壓力不均勻波動(dòng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]李丕茂，張幽彤，謝立哲.噴射參數(shù)對(duì)共軌系統(tǒng)高壓油管壓力波動(dòng)幅度的影響[J].內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào)，2013（06）：550-556.

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作者簡(jiǎn)介：楊城（1990-），碩士在讀，研究方向：船舶柴油機(jī)燃燒與排放。