船用大功率柴油机电控喷油器仿真与优化设计研究.pdf

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1、张晓怀罗自来黄康：船用大功率柴油机电控喷油器仿真与优化设计研究l3船用大功率柴油机电控喷油器仿真与优化设计研究SimulationandOptimizationDesignStudyofInjectorwithElectronicControlledforMarineHeavyDutyDieselEngines张晓怀罗自来黄康(海军工程大学)[摘要]高压共轨电控喷油系统是提高柴油机整体性能、降低排放、污染的有效手段之一。本文对该系统核心部件一电控喷油器的结构进行仿真，采用数值模拟的方法对该啧油器进行研究，探讨了该喷油器主要结构参数对

2、喷射过程的影响。通过研究对高压共轨电控喷油器结构参数的确定和优化具有一定的参考价值。[关键词]船用柴油机高压共轨HYDSIM软件喷油规律Keywords：MarinedieselengineHighpressurecommonrailHYDSIMsoftwareRuleofspray1概述基础上，构建一套满足此柴油机要求的高压共轨喷油系统，它由供油泵、共轨管、喷油器等部件组成【4]。随着船用柴油机排放法规的日益严格，人们对利用Hydsim仿真软件建立的共轨系统仿真模型如喷油过程的精确控制、喷油规律优化的要求越来越高，喷油器性能在整个

3、高压共轨系统中的重要性越图l所示。来越受关注。对于船用柴油机共轨系统而言，循环喷油量大，喷油器的外形尺寸和运动件的质量一般也较大，这对实现喷射控制的快速响应带来困难。另外，船用柴油机缸数多，喷油器数量多，喷射过程引起的系统内压力波动对喷射的一致性和重复性造成不利影响。所以船用柴油机共轨系统中的喷油器开发难度更大Il_31。本文针对某型船用柴油机的电控喷油器进行仿真与优化设计研究。2系统建模本文以TBD620L6柴油机为研究对象，技术参数图1高压共轨喷射系统Hydsim~翼模型如下：直列、四冲程、水冷，缸径一冲程170"195mm，额

4、3喷油器参数对喷油规律的影响研究定转速1500r／min，额定功率为650kW，额定点燃油消电控喷油器结构参数及其工作性能的好坏，直耗率为195g／kW·h。本文的喷油器设计方案是保持接影响整个高压共轨系统的性能，从而对发动机的原喷油器喷嘴参数不变．即孔数×孔径X喷雾夹角为性能产生影响它与常规机械式喷油器最大的不同5xO．46xl55。．喷孔长度为1．6mm，压力室直径X高度在于内部增加了电磁阀及压力控制室．通过控制电为1．5mmx1．8mm。针阀升程为0．44ram，针阀直径为磁阀可以控制针阀运动，从而控制了喷油器的喷油7ram。

5、然后根据原机的喷油量来确定控制活塞、控制特性。模型中设置轨压为150MPa、转速为1500r／min、腔进／回油阀直径和喷射持续时间等参数。在原机的100％负荷，喷油脉宽为2ms的一次燃油喷射，分析不14内燃机与配件2012年第8期同电控喷油器结构参数对喷油规律的影响。喷油逮率OIo0∞3．1控制活塞直径的影响O舯0勰控制活塞直径的大小，影响到控制腔燃油作用ll量阱艘—檬臀。0．0002￡在针阀上的作用力，对针阀的运动产生巨大的影响。瓣0o∞10在其他参数保持不变的情况下。对6．5mm，7．Omm．⋯瞥7．5mmZ个控制活塞直径进行

6、仿真，结果如图2所5棚0示：U1u珊椰一．，0，／r崮薛掬ldegl图3控制腔进油孔直径的影响通过分析可以确定。在进油孑L直径较小的情况下，电磁阀开启时，燃油流入控制腔的速度相对较慢，控制腔压力快速降低，使得针阀迅速开启，而电磁阀关闭时，燃油不能迅速流人控制腔中，控制腔压力未能快速上升，使针阀关闭时间滞后；在进油喷油速率孑L直径较大的情况下，电磁阀开启时，燃油继续迅速流人控制腔中，使燃油不能快速流出控制腔，控国制腔压力未能快速下降，使针阀开启时间滞后，而电磁阀关闭时。燃油流入控制腔的速度相对较快，控制腔压力快速上升，使得针阀迅速关闭

7、。o唧0在其他参数保持不变的情况下。对0．37mm，V1q∞剐哪W曲轴转角Ideg]0．4ram。0．43mm_~_个控制腔出油孔直径进行计算，得图2控制活塞直径的影响出图4如下：通过分析可以确定。当控制活塞直径较小时，控制腔燃油作用在控制活塞上部的液压力较小，控制电磁阀开启时，针阀开启迅速，而控制电磁阀关曼闭时，针阀关闭缓慢；当控制活塞直径较大时，控制垂‘00o0’腔燃油作用在活塞上部的液压力较大，使得控制电e螂磁阀开启时针阀开启比较缓慢，但在控制电磁阀关闭时针阀关闭迅速，保证了喷油过程的迅速截止。3．2控制腔进出油孔直径的影响。

8、r———————————1_控制腔进／出油孔直径的大小．直接影响到电控喷油器针阀的开启和关闭过程，从而影响喷油规律。在保持其他参数不变时。对0．32mm，0．35mm，0．38mm懑Oo。t~02{．11～04I三个控制腔进油孔直径进