【摘要】：能源危機(jī)和環(huán)境污染是長(zhǎng)期以來(lái)全球面臨的兩大社會(huì)難題,作為能耗高、排放量大的柴油發(fā)動(dòng)機(jī),有效地提升其技術(shù)水平、優(yōu)化其經(jīng)濟(jì)性能與改良排放指標(biāo)的問(wèn)題迫在眉睫。高壓共軌燃油噴射技術(shù)對(duì)于柴油機(jī)的排放性和經(jīng)濟(jì)性作用意義重大,電控噴油器作為柴油機(jī)高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)的焦點(diǎn),隨著柴油機(jī)單缸功率的提升,大循環(huán)噴油量和低回油量的需求成為電控噴油器亟需突破的技術(shù)難點(diǎn)。本文進(jìn)行了一種新型電控噴油器的概念設(shè)計(jì),利用數(shù)值模擬的手段從四個(gè)特性指標(biāo)方面針對(duì)目標(biāo)噴油器進(jìn)行了具體的研究,包括:噴射規(guī)律特性、液壓效率特性、動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性以及多次噴射循環(huán)噴油量波動(dòng)特性。首先,針對(duì)所設(shè)計(jì)的大功率低回油電控噴油器,借助液壓仿真軟件AMESim平臺(tái)構(gòu)建了噴油器數(shù)值仿真模型,驗(yàn)證了模型滿足性能仿真要求。解析了噴油器工作時(shí)的時(shí)序動(dòng)作過(guò)程,并以此為基礎(chǔ),揭示了共軌壓力、控制脈寬兩個(gè)控制參數(shù)對(duì)各噴射性能的影響規(guī)律。此外,在全工況平面內(nèi),對(duì)于定義的噴油器液壓效率,研究了液壓效率的變化規(guī)律。其次,研究了低回油電控噴油器動(dòng)態(tài)響應(yīng)的影響因素。將噴油器響應(yīng)定義為具體關(guān)于針閥的四個(gè)響應(yīng),主要研究了電磁閥、控制腔、針閥部分組件中重要結(jié)構(gòu)參數(shù)改變時(shí)對(duì)應(yīng)響應(yīng)的變化情況,并利用量化分析的方法,計(jì)算評(píng)估了各參數(shù)對(duì)噴油器響應(yīng)影響的顯著程度。結(jié)果表明:出油節(jié)流孔直徑、針閥直徑、電磁閥最大升程和電磁閥彈簧預(yù)緊力對(duì)噴油器開(kāi)啟響應(yīng)影響程度較大;進(jìn)油節(jié)流孔直徑、電磁閥控制部分參數(shù)和針閥直徑對(duì)噴油器關(guān)閉響應(yīng)影響程度更為突出。最后,揭示了低回油電控噴油器循環(huán)噴油量波動(dòng)機(jī)理和影響規(guī)律。對(duì)噴油器燃油壓力波動(dòng)特性進(jìn)行了分析和影響因素研究,并研究了預(yù)-主噴射與主-后噴射兩種工作模式下循環(huán)噴油量波動(dòng)的影響機(jī)理和變化規(guī)律。研究表明:多次噴射循環(huán)噴油量的波動(dòng)是前后兩次噴射引起的盛油槽壓力波動(dòng)疊加共同作用導(dǎo)致的結(jié)果。此外,研究還發(fā)現(xiàn):擴(kuò)大蓄壓腔容積,一定程度上可以減弱循環(huán)噴油量的波動(dòng)。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TK423
【圖文】：

第1章緒論3品。最直觀的，最大噴射壓力的提高是其中重要策略之一，如圖1.1所示。圖1.1Bosch公司共軌噴油器噴射壓力的變化趨勢(shì)圖1.2展示的是Bosch第一代電磁閥控制式噴油器，型號(hào)CRIN1，采用“針閥-頂桿-控制活塞”的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式，通過(guò)控制布置于上方的電磁閥通斷電來(lái)間接控制燃油壓力的建立和卸載，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)針閥落座和開(kāi)啟[31]。這種結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)比較明顯，其一在于噴油器運(yùn)動(dòng)部件數(shù)量多、結(jié)構(gòu)尺寸較大、燃油通過(guò)液力傳遞距離長(zhǎng)等因素帶給針閥的啟閉過(guò)程許多不穩(wěn)定性和不確定性，進(jìn)而使得針閥響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、多次噴射難以實(shí)現(xiàn)；其二在于針閥偶件和控制活塞偶件的上下接觸部分均存在低壓腔和高壓腔的交替，導(dǎo)致了高壓燃油流動(dòng)時(shí)向偶件軸向的泄漏，該部分泄漏會(huì)隨著壓力的升高愈發(fā)增多，這種結(jié)構(gòu)引起的燃油泄漏量被稱(chēng)之為噴油器的靜態(tài)泄漏，靜態(tài)泄漏的存在是制約燃油噴射壓力提升和系統(tǒng)效率提升的關(guān)鍵影響因素。（a）電磁閥剖面圖（b）噴油器結(jié)構(gòu)示意圖圖1.2Bosch第一代電磁閥控制式噴油器圖1.3所示為第二代和第三代的產(chǎn)品實(shí)物對(duì)比圖，第二代產(chǎn)品CRIN2在上一代基礎(chǔ)上，優(yōu)化了電磁閥、低壓油路和高壓油路的機(jī)構(gòu)，提高了噴油器的響應(yīng)性能，獲得了更加柔和的燃燒過(guò)程。隨著壓電技術(shù)的發(fā)展，Bosch公司推出了壓電直接控制式電控噴油

第1章緒論3品。最直觀的，最大噴射壓力的提高是其中重要策略之一，如圖1.1所示。圖1.1Bosch公司共軌噴油器噴射壓力的變化趨勢(shì)圖1.2展示的是Bosch第一代電磁閥控制式噴油器，型號(hào)CRIN1，采用“針閥-頂桿-控制活塞”的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式，通過(guò)控制布置于上方的電磁閥通斷電來(lái)間接控制燃油壓力的建立和卸載，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)針閥落座和開(kāi)啟[31]。這種結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)比較明顯，其一在于噴油器運(yùn)動(dòng)部件數(shù)量多、結(jié)構(gòu)尺寸較大、燃油通過(guò)液力傳遞距離長(zhǎng)等因素帶給針閥的啟閉過(guò)程許多不穩(wěn)定性和不確定性，進(jìn)而使得針閥響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、多次噴射難以實(shí)現(xiàn)；其二在于針閥偶件和控制活塞偶件的上下接觸部分均存在低壓腔和高壓腔的交替，導(dǎo)致了高壓燃油流動(dòng)時(shí)向偶件軸向的泄漏，該部分泄漏會(huì)隨著壓力的升高愈發(fā)增多，這種結(jié)構(gòu)引起的燃油泄漏量被稱(chēng)之為噴油器的靜態(tài)泄漏，靜態(tài)泄漏的存在是制約燃油噴射壓力提升和系統(tǒng)效率提升的關(guān)鍵影響因素。（a）電磁閥剖面圖（b）噴油器結(jié)構(gòu)示意圖圖1.2Bosch第一代電磁閥控制式噴油器圖1.3所示為第二代和第三代的產(chǎn)品實(shí)物對(duì)比圖，第二代產(chǎn)品CRIN2在上一代基礎(chǔ)上，優(yōu)化了電磁閥、低壓油路和高壓油路的機(jī)構(gòu)，提高了噴油器的響應(yīng)性能，獲得了更加柔和的燃燒過(guò)程。隨著壓電技術(shù)的發(fā)展，Bosch公司推出了壓電直接控制式電控噴油

哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文4器，型號(hào)CRIN3，用在其第三代共軌噴油系統(tǒng)上[32]，是共軌噴油器技術(shù)歷史上的一次重要飛躍[33-34]。如圖1.4所示，將高度集成的壓電晶體驅(qū)動(dòng)裝置布置在噴油器中。該共軌噴油器移除了中間液壓傳動(dòng)的控制活塞結(jié)構(gòu)，使用壓電伺服機(jī)構(gòu)代替高速電磁閥，利用液力放大機(jī)構(gòu)控制針閥的開(kāi)啟和關(guān)閉，有效地提升了針閥響應(yīng)速度；對(duì)油道結(jié)構(gòu)進(jìn)行了較大改良，同時(shí)采用了短針閥無(wú)靜態(tài)泄漏的設(shè)計(jì)，徹底解決了高低壓油路間的泄漏問(wèn)題。圖1.3Bosch第二代、第三代噴油器圖1.4Bosch第三代壓電控制式噴油器同一時(shí)期，如圖1.5所示為Bosch針對(duì)中重型柴油機(jī)用CRIN-3.3電控噴油器，軌壓最高達(dá)2500bar。圖1.6所示為Bosch公司MCRS共軌系統(tǒng)用電控噴油器[35-36]。特別地，其每個(gè)噴油器都存在一個(gè)小蓄壓腔結(jié)構(gòu)，該小蓄壓腔容積是噴油器標(biāo)定噴油量的70倍，這減小了各噴油器噴油時(shí)互相之間的干擾，同時(shí)改善了整個(gè)噴射系統(tǒng)的穩(wěn)定性。二者均采用了將整個(gè)針閥浸泡在高壓燃油中，規(guī)避靜態(tài)恒泄漏的短針閥結(jié)構(gòu)，提升了系統(tǒng)噴射壓力和液壓效率。圖1.5CRIN-3.3噴油器圖1.6MCRS共軌系統(tǒng)用噴油器圖1.7展示的是Bosch公司最新一代燃油系統(tǒng)共軌用噴油器產(chǎn)品，液力增壓型噴油器HADI（HydraulicallyAmplifiedDieselInjector）。選用雙電磁閥結(jié)構(gòu)，最大的改變?cè)?

【參考文獻(xiàn)】

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1 黃加亮;劉磊;陳景鋒;;基于GRNN算法的船用柴油機(jī)性能曲線模擬與油耗率預(yù)測(cè)[J];船舶工程;2013年03期

2 范立云;高明春;馬修真;石勇;孫軍;;電控單體泵高速電磁閥電磁力的影響參數(shù)量化分析[J];內(nèi)燃機(jī)工程;2013年01期

3 黃加亮;喬英志;王丹;楊國(guó)豪;;船用柴油機(jī)與渦輪增壓系統(tǒng)匹配及性能研究[J];中國(guó)航海;2012年04期

4 司康;;國(guó)Ⅳ之后柴油機(jī)三種燃油噴射系統(tǒng)對(duì)比及其技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)[J];輕型汽車(chē)技術(shù);2012年Z2期

5 王云嶺;;新風(fēng)集團(tuán)高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)技術(shù)填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白[J];中國(guó)經(jīng)貿(mào)導(dǎo)刊;2010年15期

6 范明強(qiáng);;增壓式高壓共軌噴射系統(tǒng)[J];汽車(chē)與配件;2010年26期

7 吳憩棠;;德?tīng)柛Ｈ蛳冗M(jìn)的柴油共軌系統(tǒng)——德?tīng)柛?中國(guó))投資有限公司柴油系統(tǒng)訪問(wèn)記[J];汽車(chē)與配件;2009年05期

8 張開(kāi)洪;;淺談高壓共軌技術(shù)[J];農(nóng)機(jī)使用與維修;2008年04期

9 范立云;朱元憲;隆武強(qiáng);宋厚杭;余澤;李大勇;;電控組合泵循環(huán)噴油量波動(dòng)的量化分析[J];內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào);2008年03期

10 劉旭剛;張國(guó)彬;蔚建璽;謝峰;;柴油發(fā)動(dòng)機(jī)高壓共軌技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展[J];汽車(chē)運(yùn)用;2007年11期

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1 齊鯤鵬;柴油機(jī)準(zhǔn)維模型建模及共軌噴油系統(tǒng)硬件在環(huán)仿真研究[D];大連理工大學(xué);2010年

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1 王昊;小缸徑低速柴油機(jī)電控噴油器噴油性能研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2014年

2 陸靜兵;共軌噴油器結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)液力響應(yīng)的影響研究[D];西南交通大學(xué);2010年

3 蔡珍輝;柴油機(jī)高壓共軌電控燃油噴射系統(tǒng)數(shù)值模擬計(jì)算[D];南京航空航天大學(xué);2008年

4 何建元;柴油機(jī)共軌式燃油系統(tǒng)及電控噴油器的仿真研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2007年

5 孫建清;柴油機(jī)電控泵管嘴燃油噴射系統(tǒng)仿真研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2006年

本文編號(hào)：2797159