【摘要】：現(xiàn)代柴油機(jī)均采用電控高壓燃油噴射系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)高效燃燒和降低排放的目標(biāo)。由于具有噴射壓力高、噴油量和噴油正時(shí)靈活可調(diào)、可靠性高以及對燃料適應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn),電控單體泵燃油系統(tǒng)受到極大關(guān)注�？刂崎y是電控單體泵燃油系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。電控單體泵燃油系統(tǒng)通過控制閥的打開與閉合控制高低壓油路的通斷,實(shí)現(xiàn)斷油控制。該過程中大量高壓燃油高速短時(shí)間通過控制閥錐面流入低壓油路,使得控制閥區(qū)域流場復(fù)雜,存在高度湍流并產(chǎn)生空化,對斷油控制影響顯著,并影響燃油系統(tǒng)工作性能。本文以單體泵控制閥為研究對象,開展電控高壓燃油系統(tǒng)閥區(qū)域流場動(dòng)態(tài)特性研究。主要研究工作為:基于計(jì)算流體力學(xué)技術(shù),建立控制閥區(qū)域瞬態(tài)仿真模型,并基于試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證仿真模型;以試驗(yàn)所得壓力及控制閥速度曲線作為模型邊界條件,開展控制閥區(qū)域流場仿真研究。通過上述工作,得到以下結(jié)論:1)控制閥打開過程中,空化產(chǎn)生于控制閥錐面及錐面下游區(qū)域。錐面的空化首先發(fā)生在出口的閥芯側(cè),是由于錐閥閥芯高速運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致,然后在錐閥入口處產(chǎn)生,是由于流通面積縮小,局部流速增高導(dǎo)致;錐面下游是由于渦流流動(dòng)導(dǎo)致;錐面和錐面下游的空化強(qiáng)度均會(huì)隨著開度的增加而增加;空化抑制了控制閥的流通能力;2)控制閥打開過程為動(dòng)態(tài)過程。閥芯的快速運(yùn)動(dòng)及進(jìn)出口壓力的瞬態(tài)變化導(dǎo)致控制閥打開過程為動(dòng)態(tài)過程;動(dòng)態(tài)流場的流動(dòng)特性明顯不同于穩(wěn)態(tài);3)閥芯速度對控制閥區(qū)域的空化過程、流通能力及流動(dòng)狀態(tài)均有顯著影響。在相同進(jìn)出口壓力邊界條件下,隨著閥芯速度增加,控制閥錐面及錐面出口下游區(qū)域空化均減弱,湍動(dòng)能相應(yīng)減弱;小開度時(shí),不同閥芯速度下控制閥流量基本無變化,大開度時(shí),閥芯速度越高,控制閥流量越高;閥芯速度對大開度時(shí)阻塞流動(dòng)臨界點(diǎn)的影響明顯大于小開度。
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TK423
【圖文】：

家通過不斷嚴(yán)格的排放法規(guī)來推進(jìn)綠色低排放柴油機(jī)技術(shù)[1]。電控高壓燃油系統(tǒng)通過多次噴射可實(shí)現(xiàn)柔性靈活的噴油規(guī)律，是低排放柴油機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配置。低排放柴油機(jī)用電控燃油系統(tǒng)的要求是：(1)高壓，噴射壓力滿足 200MPa～300MPa，提高燃油霧化效果；(2)高速，兩次噴射之間的液力滯后時(shí)間小于 200μs[2]；(3)高精度，實(shí)現(xiàn)噴油量及噴油正時(shí)的精確控制。為了滿足上述要求，當(dāng)前燃油系統(tǒng)均通過電磁部件控制高精度液壓閥的開閉實(shí)現(xiàn)高低壓油路的導(dǎo)通或者斷開，從而控制噴油器處燃油的壓力，實(shí)現(xiàn)噴油量和噴油正時(shí)的精確控制；控制閥閉合，通過凸輪驅(qū)動(dòng)柱塞泵建立油壓，使得噴射壓力基本超過 200MPa；泄油過程中，控制閥迅速打開及閉合，迅速實(shí)現(xiàn)泄油與二次建壓，完成二次噴射。電控高壓燃油系統(tǒng)通過電子控制的高速響應(yīng)閥來控制高壓和低壓油路的通斷，進(jìn)而調(diào)節(jié)高壓油路的油量，實(shí)現(xiàn)噴射控制。因此，控制閥成為燃油系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件[3]，閥區(qū)域的流動(dòng)特性決定閥的流通能力、閥芯的運(yùn)動(dòng)特性和能量損失，從而決定了燃油系統(tǒng)特性。燃油系統(tǒng)中典型控制閥如圖 1-1 所示。

1-連高壓油管，2-高壓油路壓力測量點(diǎn)，3-控制閥，4-擋板，5-蓋板， 6-高壓腔滾輪，8-凸輪，9-泵柱塞，10-止回閥，11-壓力調(diào)節(jié)閥，12-低壓油路壓力測量點(diǎn)中間板，14-控制閥彈簧，15-帶線圈和磁芯的螺線管，16-位移傳感器圖 1-2 單體泵結(jié)構(gòu)圖Fig.1-2 Structure of unit pump system控制閥的啟閉決定了燃油系統(tǒng)內(nèi)部油壓的建立。螺線管通電時(shí)，控制閥道關(guān)閉，燃油系統(tǒng)內(nèi)部形成密封系統(tǒng)，油壓迅速建立；螺線管斷電時(shí)，開，回油道打開，燃油經(jīng)回油道迅速泄油，同時(shí)卸壓，噴油停止。電控單體泵燃油系統(tǒng)工作過程如下：1) 充油過程。柴油機(jī)工作時(shí)，凸輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)柱塞向下移動(dòng)，此時(shí)螺，控制閥關(guān)閉，噴射系統(tǒng)內(nèi)部壓力將低于低壓油路的供油壓力，低壓燃油口進(jìn)入高壓噴射系統(tǒng)。2) 旁通過程。當(dāng)柱塞上升時(shí)，壓縮燃油，燃油壓力升高，此時(shí)螺線管狀態(tài)，控制閥打開，柱塞腔內(nèi)燃油壓力等于進(jìn)油壓力，由回油閥的開啟，遠(yuǎn)低于噴油器的開啟壓力，燃油通過回油道進(jìn)行泄油。3) 噴射過程。柱塞位于上升行程時(shí)，ECU 根據(jù)采集到的各種傳感器

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2712975