压电喷油器喷油规律影响因素的研究.pdf

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1、第43卷第2期2014年4月小型内燃机与摩托车SMALLIN7砸RNALCOMBUSnONENGINEANDMOTORCYCLEV01．43No．2Apr．2014压电喷油器喷油规律影响因素的研究+王远洋欧阳光耀刘振明(海军工程大学动力工程学院湖北武汉430033)摘要：基于压电陶瓷的逆压电效应，设计了一种直接作用常闭式压电喷油器结构，并建立了压电喷油器的数学模型，验证了模型的准确性。利用仿真模型分析了喷油器关键结构参数对针阀升程、喷油率等特性的影响。研究结果表明：进、出油孔孔径选择应合适，以便产生理想的

2、先缓后急的喷油规律；控制腔容积应取较小值，以提高喷油器的响应速度；针阀弹簧预紧力的大小应和喷油器的响应时间相匹配。关键词：压电喷油器喷油规律仿真分析AMEsim中图分类号：’Ⅸ413．8文献标识码：A文章编号：1671—0630(2014)02—0050一05S吣rontheIIlfl眦眦eF躯t0璐t0hljectionRateofPiezoelectricInjectorWa呜Y哪【nyal呜。ouya呜Gllangyao。LiuZhenmi呜CoⅡegeofPowerEngineering，Nava

3、lUnive瑙畸ofEngi鹏ering(Wuh锄，Hubei，430033，China)A蛔t聃n：B鹳edontlleconVersepie趵electric甜fectofpiezoelectriccemmics，anewtypeofpiezoelectricstnlcture0ffuelinjectorh鹊beendesigned．Then岫edcalmodelsaresetuptosimIllatetIlepiezoelectricin-jector．Itcanbec∞cludedtllattll

4、emodelisacc眦acybyexpeIiment．Innuenceontlleneedledisplacement，fuelinjectionnow粕dtllefuelinjectionqIl蛐ti哆havebeen跚alyzedbych粕gingkeystmcturalpan瑚eters，whichshowstlleoilenter蛐doiloudetholesh叫ldbe印pmpriate，ino耐ertop州ucetlleidealslow世eraquickfirstfuelinjection

5、rate；control、rol啪esh伽Mdecre鹊e鹊f缸鹬possible，toimpmvetlleresponsespeedoffuelinjector；tIlesi冼ofthespringpre-tighteningforceshouldmatcht}leinjectorresponsetime．K‘Iywords：Piezoelectricinjector，Injectionrate，Simulation舳alysis，AMESim引言压电喷油器响应速度快，能够满足多次喷射和喷油曲线柔性可调

6、的要求⋯，基本代表着未来电控喷油器的发展方向悼J。目前，国内外压电喷油器大多数采用压电晶体放大机构来驱动液压阀的开闭。日本DENSO公司通过两个不同直径的活塞将压电陶瓷驱动器的微小位移放大来控制针阀的升程。美国国家汽车中心将压电叠层的形变量通过一个杠杆机构放大来控制燃油阀的开关口]。德国汉诺威大学开发了一种高压叠层型压电喷油器，可以直接通过压电陶瓷的位移来控制喷油器的开启和关闭，但该喷油器为常开式结构HJ。本文根据以上喷油器的特点设计了一种简单易行的压电喷油器结构，并且利用AMESim软件建立压电喷油器的

7、仿真模型，分析关键结构参数对针阀升程、喷油速率的影响bJ，可为压电喷油器结构设计和优化提供依据。1压电喷油器结构及工作原理本文设计的压电喷油器为常闭式，其主体部分和喷油嘴部分都采用电磁式喷油器的结构，驱动器部分则使用层叠型压电陶瓷。通过层叠型压电陶瓷的伸缩·基金项目：国家自然科学基金(51379212)；国防预研项目(4010304020104)；湖北省自然科学基金(2012n∞06906)。作者简介：王远洋(1986一)，男，硕士研究生，主要研究方向为热力系统的仿真、优化及控制。第2期王远洋等：压电喷油

8、器喷油规律影响因素的研究51直接控制球阀的上升和下降，进而控制针阀的开启与关闭，具体结构如图l所示。该喷油器的工作原理如下：当压电陶瓷驱动器不通电时，出油孔关闭。控制腔和针阀腔的压力均等于共轨管压力，由于控制活塞的承压面积比针阀的承压面积大，针阀处于落座状态。当压电堆通电后，压电堆执行器向上伸长，使压杆抬起，球阀上升，出油孔开启，控制室中的压力迅速降低，而针阀腔的压力还保持共轨压力不变，再加上针阀弹簧力的作用，针阀开始上升。如