一種雙燃料噴油器的設計

周順發 王紹華 陳尹鵬

摘 要：設計了一種雙燃料的噴油器。提出了其整體方案，針對針閥結構，進行了副燃料油道的設計，完成了針閥偶件泄流量的計算。運用AMESim軟件建立了雙燃料噴油器的仿真模型，進行了其噴射性能仿真。仿真結果顯示該雙燃料噴油器能夠實現預期的噴射控制目標。

關鍵詞： 柴油機；雙燃料；噴油器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.01.052

隨著人們的對環境及能源問題越來越重視，汽車發動機的排放法規也越來越嚴格。而代用燃料或多燃料發動機燃燒系統能夠有效的降低污染物的排放，在一定程度上還能緩解能源壓力，因此成為發動機技術的重要發展趨勢之一。本文提出了一種雙燃料同時噴射電控噴油器的總體方案，繪制了雙燃燒同時噴射電控噴油器總圖和針閥圖，完成針閥偶件泄流量計算；并運用AMESim 軟件建立了雙燃燒同時噴射電控噴油器仿真模型，進行了結構參數和噴射性能仿真。

1 雙燃料噴油器總體方案設計

本設計以博世公司設計的電控噴油器為基礎，在該基礎之上增加一個油道作為第二燃料油道。相應的噴孔為第二燃料噴孔。原燃料油道和第二燃料油道同時受一個針閥體的控制。為此，原油道和第二油道之間的距離應不大于針閥體的行程。上部分的油道為一個倒“T”字型，下部分的油道為一個“亻”型。這樣做的目的是為了減小針閥上的環形槽的長度，從而減小了針閥上有效長度的損失。

針閥上增加一個環形槽，針閥由于主燃料油道的壓力向上升起時，導通主燃料油道與主燃料噴孔的同時，環形槽恰好上升至能夠覆蓋副燃料兩段油道，從而導通副燃料油道和副燃料油孔，實現副燃料的噴射。

2 雙燃料噴油器設計計算

由于制作精度的關系，針閥和閥體之間存在0.002mm的間隙，引起燃油的泄露，根據燃油流動特點可以計算其流量：

（1）

式中，取3.14，為柴油的動力粘度，為針閥的長度，為內圓柱直徑，為同心圓環間隙，的意義為當針閥的運動方向與壓差方向相同時取，否則取，當針閥靜止時取為0。

在整體方案的基礎上，在保證外形的整體尺寸不變的前提下，對噴油器增加一個副燃料進油孔，經過分析，副燃料進油孔與主燃料進油孔之間夾角為90?比較符合噴油器的安裝要求。針閥偶件部分使用上述設計的針閥和針閥體，電控噴油器設計結構如圖3所示。

3 雙燃料噴油器性能仿真計算

采用AMESim軟件中液壓系統模塊和電控系統模塊，建立該雙燃料噴油器模型，并進行其性能仿真。主燃料油道產生的兩股壓力分別作用在針閥的上下表面，而二者壓力大小相等，針閥不會開啟。噴油器上腔體還有一個球閥，球閥兩端壓力同樣相等。只有當電磁閥通電開啟時，球閥上端與低壓油管連通，壓力迅速降低，使球閥提升，進而針閥也開啟，這時主、副燃料開始同時噴射。當電磁閥轉為低電平時，球閥與低壓油區的聯系立即切斷，高壓重新建立，兩個閥在彈簧力作用下落座，噴油停止。

模型包括：信號源總成由時鐘信號源、模數轉換器、填充系數子模型三部分組成；電磁閥（控制單元）總成由電控裝置、活塞彈簧、質量單元三構件替代；與電控裝置連接的是球閥直接由庫中模型替代；然后用節流孔模型代替實際的進、出油量孔（出油節流孔）；用兩個壓力腔模型替代控制室容積；控制塞總成由活動針閥偶件閥、活塞彈簧、質量單元三部份模型替代；針閥偶件內腔亦用壓力腔模型替代；針閥由庫中的模型替代；針閥與針閥體之間的泄流量用泄流閥表示；噴孔則由相應節流孔模型替代；壓力源由一個壓力單元模型替代，整個模型如圖4所示。

由于在運行過程中，主燃料和副燃料的噴射具有同時性，所以兩者的噴射率應大致相同。運行模型得到燃油噴射過程中針閥升程、噴油孔壓力、主副噴口噴油率如圖5所示。

4 總結

提出了一種雙燃料電控噴油器總體方案，完成了電控噴油器的設計。在AMESim中建立了其仿真模型，仿真結果顯示所設計的噴油器能夠完成雙燃料的同時噴射，驗證了設計方案的可行性。

參考文獻：

[1]馮婷婷，孫振偉，姜廣超，李方，張進.柴油電控噴油器波形診斷[J].森林工程，2015（03）.

[2]劉永春，齊善東，劉海濤，王秋花，陸志強.柴油機電控噴油器高壓驅動電源的設計[J].汽車電器，2015（09）.

[1]張秀棟.LPG發動機供給系統匹配設計與仿真分析[D].武漢理工大學：武漢理工大學，2012.

[2]魏威.LPG/柴油機械式單體雙燃料噴油器的仿真計算和結構設計[D].武漢理工大學：武漢理工大學，2006.

[3]岳曉峰，梁亮，韓立強.電控噴油器流量性能檢測試驗裝置[J]. 農業機械學報，2007（06）.