船用大功率柴油机电控喷油器仿真与优化设计研究

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内 燃 机 与 配 件
２１ ０ ２年第 ８期
同 电控 喷油 器结构 参数 对喷 油规律 的影 响 。
３１ 控制 活塞直 径 的影响 ．
Ｏ ｏ ∞ Ｉ ０
喷油逮率
控 制活 塞 直径 的 大小 ， 响 到控 制 腔燃 油 作 用 影 在 针 阀上 的作用力 ， 针 阀的运 动产生 巨大 的影 响 。 对 在 其 他参 数 保 持不 变 的 情况 下 。对６５ ｍ，．ｍ ．ｍ ７Ｏ ｍ．
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 直径 较 小 的情 况 Ｌ 下， 电磁 阀开 启 时 ， 油 流 入 控 制腔 的速 度 相 对较 燃
慢 ， 制腔 压 力快 速 降低 ， 得 针 阀迅 速 开启 ， 电 控 使 而 磁 阀关 闭 时 ， 油 不 能 迅 速 流 人 控 制 腔 中 ， 制 腔 燃 控 压 力 未 能 快 速 上 升 ， 针 阀关 闭 时 间 滞 后 ； 进 油 使 在
性 能产生 影 响 它 与常规 机械式 喷 油器最 大 的不 同
在 于 内部 增 加 了 电磁 阀及 压力 控制 室 ． 过 控制 电 通
为１ ｍ １ ｍ ． ｍｘ ． ｍ。针 阀升 程 为０ ４ ｍ， 阀直 径 为 ５ ８ ．ｒ 针 ４ａ ７ ｍ。 ａ ｒ 然后 根据 原机 的喷油 量来 确定控 制 活塞 、 控制
利 用Ｈ ｄｉ 真软 件 建 立 的共 轨 系统 仿 真模 型如 ｙｓ ｍ仿
图ｌ 示。 所
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 ， 油器 数量 多 ， 喷 喷射 过 程
Ｋｅ ｒ ：Ｍａ ｉ ｅ ｄ ｅ ｅ ｎｇｎ ｇ ｒ ｓｕｒ ｏ ｙ ｗｏ ｄｓ ｒｎ ｉ ｓ ｌｅ ｉ ｅ Ｈｉｈ ｐ ｅ ｓ ｅ ｃ ｍｍｏ ａ ｌ ｎ ｒｉ ＨＹＤＳ Ｍ ｏ ｗａ ｅ Ｉ ｓ ｆ ｒ Ｒｕｌ ｆｓ ｒ ｙ ｔ 柴油 机 排放 法 规 的 日益 严格 ， 人们 对
Ｅｌｃ ｒ ｎ ｃ Ｃｏ ｔ ｏ ｌｄ ｏ ａｒｎ ａ ｙ Ｄｕ ｙ Ｄｉ ｓ ｌＥｎ ｉ ｓ ｅ ｔ ｏ ｉ ｎ ｒ ｌｅ ｆ ｒ Ｍ ｉ ｅ Ｈｅ ｖ ｔ ｅ ｅ ｇ ｎｅ
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 、 染的有 效手段之 一 。本文 污
张晓怀
罗 自来
黄
康 ： 用 大 功 率 柴 油机 电控 喷 油 器仿 真 与优 化 设 计 研究 船
ｌ ３
船用大 功率柴油机 电控 喷油器 仿 真 与 优 化 设计 研 究
Ｓｍｕａｉｎａ ｄＯｐｉ ｚｔ ｎＤｅｉｎＳｕ ｙｏ ｊｃｏ ｔ ｉ ｌｔ ｎ ｔ ａｉ ｓ ｔｄ ｆ ｎｅｔｒｗｉ ｏ ｍｉ ｏ ｇ Ｉ ｈ
磁 阀可 以控 制针 阀运 动 ， 而控 制 了喷油 器 的喷油 从 特 性 。 型 中设置 轨压 为 １０ ａ 转 速 为１ ０ ｒ ｉ 、 模 ５ ＭＰ 、 ５ ０／ ｎ ｍ
腔 进／ 回油 阀直 径 和喷射持 续 时间等 参数 。 在原 机 的
１０ ０ ％负荷 ， 喷油 脉宽 为２ ｓ ｍ 的一次 燃油 喷射 ， 析不 分
本文 以Ｔ Ｄ ２ Ｌ 柴油机 为研 究 对象 ， 术参 数 Ｂ ６０ ６ 技
图 １高 压 共 轨 喷 射 系统 Ｈ ｄ ｉ 翼 模 型 ｙｓ ｍ￣
如 下 ： 列 、 冲程 、 直 四 水冷 ， 缸径 一 冲程 １ ０ １５ ｍ， ７ ＂ ９ ｍ 额 定 转速 １０ ｒ ｉ ， ５ ０／ ｎ 额定 功 率 为６ ０ Ｗ， ｍ ５ ｋ 额定 点燃 油 消 耗 率 为 １５ ／Ｗ ・ 。本文 的喷油 器 设计 方 案是 保 持 ９ ｇｋ ｈ 原 喷油器 喷 嘴参 数 不变 ． 即孔数 × 径Ｘ 雾夹 角 为 孔 喷
５ Ｏ４ ｘ ５ 。 喷孔 长 度 为１ ｍ 压 力 室 直径 Ｘ 度 ｘ ． ｌ５ ． ６ ． ｍ， ６ 高
３ 喷 油器 参 数对 喷 油 规律 的 影 响研 究
电控 喷油 器结 构 参数 及 其 工作 性 能 的好 坏 ， 直
接 影 响整 个 高压 共轨 系统 的性 能 ， 而对 发 动机 的 从
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 。 以船 用 柴油 机共 轨 系 统 中 的喷 油 所 器 开发难 度更 大Ｉ１ 文针 对某 型船 用柴油 机 的电 ｌ 。本 ＿ ３ 控 喷油器进 行 仿真 与优化 设计 研究 。
２ 系统 建 模
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７５ ． ｍｍＺ个 控 制 活 塞 直径 进 行 仿 真 ，结 果 如 图２ 所
示： 一
瞥
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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 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 ］ 用柴油机 高压共轨 ＨＹ Ｉ 软 件 喷 油规律 船 ＤＳＭ
基础 上，构 建一 套满 足 此柴 油机 要求 的高 压共 轨 喷
油 系统 ， 由供 油 泵 、 轨管 、 它 共 喷油 器 等 部 件组 成 【 ４ ］ 。
喷油 过 程 的精 确控 制 、 油规 律优 化 的要 求 越来 越 喷
高， 喷油 器性 能 在整 个 高压 共轨 系 统 中的重 要 性越 来 越 受 关注 。对 于 船用 柴 油机 共 轨 系统 而 言 ， 环 循