16V280ZJ型柴油机燃油喷射系统改进及模拟仿真研究

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1、摘要摘要自从铁路机车提速以后，干线机车装用的16V280ZJ型柴油机燃油系统故障率上升3296，临修率上升4096，其燃油系统出现问题是：针阀偶件使用寿命短，喷油器在短时间使用后出现雾化不良现象，喷油泵出油阀穴蚀现象严重，柱塞偶件卡死等现象。上述现象直接导致柴油机敲缸，油耗率偏高，排气管红热、冒黑烟。情况严重甚至可以导致柴油机零部件损坏。因此对燃油喷射系统的设计必须给予足够重视。本文主要是对燃油喷射系统三大偶件(针阀偶件、出油阀偶件、柱塞偶件)进行改进。首先运用先进的冲击应力理论，通过理论计算，

2、发现采用质量较小的短针阀可以减小针阀对密封座面的冲击应力，同时对喷油器偶件密封座面、压力室容积、喷孔数目等结构进行改进，提高喷油器的使用寿命；其次对柱塞偶件头部螺旋线进行改进，把原柱塞定时螺旋边加工成一个三段螺旋边，改善柴油机在部分负荷工况下的经济性；出油阀改进采用两种方案，方案1采用等压式出油阀(包括主阀与副阀)代替原等容式出油阀，可以减少燃油喷射系统穴蚀现象；方案2采用密封座面下置式出油阀代替原等容式出油阀，可以减缓出油阀对其座面的冲击。为了保证改进后柴油机燃油喷射系统动力性、经济性有所提高

3、，本论文采用先进商业软件GT．SUITE对其改进前后燃油喷射泵一管一嘴系统进行模拟仿真计算，通过上述步骤可以大大加快开发过程，减少开发费用。论文首先利用GT软件中FUEL模块，结合实际燃油喷射系统零件图纸，建立了16V280ZJ型柴油机泵一管一嘴模型，得到循环喷油量、针阀升程、高压油管压力等计算结果。并利用GT软件中POWER模块建立改进前后单缸机模型，预测不同工况下缸内爆发压力，燃油消耗率等曲线。改进后的燃油喷射系统目前在郑州铁路局新乡机务段配属5585号东风8B内燃机车上进行装车试验，目前运

4、行状况良好。关键词：柴油机；燃油喷射；模拟仿真；喷油器；喷油泵；改进大连交通大学T学硕士学位论文ABSTRACTSincethespeedingupofrailway，themalfunctionrateof16V280ZJdieselenginehasincreasedby32％，therepairratehasalsoincreasedby40％，themalfunctionsoffuelinjectionsystemarefollowed：theservicelifeofneedleval

5、veisshortaftershorttimeuse，thesprayandflowqualityoffuelinjectorisbad，deliveryvalvehasseriouscavitations，plungermatchingpartsisblockeddownandSOon．abovephenomenonleadtocylinderknocked，thefuelconsumptionratebecomehigh．ventpipeistoohot，emitblacksmoke．som

6、eseriousphenomenonCanleadtopartsofdieselenginebroken，thereforeweshouldpayattentionthedesignoffuelinjectionsystem．Thispapermainlyimprovesthreematchingparts(needlevalve，deliveryvalve，plunger)．firstly，weusetheadvanceimpactstresstheory，throughcalculating

7、，adoptingshortneedlevalvewithsmallmasscanreducetheimpactstressofneedlevalveonsealingsurfaceofvalveseat．accordingly，wetakesomeimprovementstosealedconlacalsurface，injectionholes，whichincreasetheservicelifeoffuelinjector；secondly，wechangetheheadofsectof

8、helixinsteadofonlyonehelix，whichCanimprovetheeconomyofdiselengineinpartloadworkconditions．Therearetwoimprovedprogrammesofdeliveryvalve．Thefirstimprovedprogrammeisusingtheconstantpressuredeliveryvalve(includingmainvalveandauxiliaryvalve)insteadofconst