柴油機(jī)高壓油管殘余壓力波動(dòng)性研究

摘 要：利用AMESIM仿真軟件進(jìn)行了柴油機(jī)高壓油管殘余壓力波動(dòng)性研究，分析了殘余壓力的影響因素，消除不利因素，選擇最佳參數(shù)，從而降低高壓油管的故障。

關(guān)鍵詞：柴油機(jī)；高壓油管；殘余壓力；故障

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.17.220

1 引言

柴油機(jī)的可靠性占有越來越高的比重，柴油機(jī)工作條件惡劣，目前直噴式柴油機(jī)為了達(dá)到歐Ⅱ排放標(biāo)準(zhǔn)，噴油壓力應(yīng)不低于80～100MPa，有些為了達(dá)到歐Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)，或者為了實(shí)現(xiàn)更高的要求，燃油的噴油壓力則會(huì)更高[1]。因此，作為燃油噴射系統(tǒng)的高壓油管則需要承受巨大的載荷，而管內(nèi)則有交變的往復(fù)波動(dòng)壓力作用，致使柴油機(jī)噴射效率和噴油量也發(fā)生波動(dòng)性變化，影響柴油機(jī)的發(fā)火和燃燒性能。本文利用AMESim仿真模型，研究了柴油機(jī)高壓油管殘余壓力波動(dòng)的影響因素，從而改善柴油機(jī)的工況和性能。

2 模型的建立

柴油機(jī)的高壓油管一端連接噴油泵，另一端連接噴油器，高壓油管承受著往復(fù)的壓力波動(dòng)，高壓油管內(nèi)的流體可視為一維不定常流體，本文利用AMESim仿真模型[2]，通過實(shí)驗(yàn)狀態(tài)下的理想數(shù)據(jù)，控制變量，觀察嘴端燃油壓力的殘余壓力，從而找出殘余壓力波動(dòng)的影響因素。

3 試驗(yàn)研究

實(shí)驗(yàn)時(shí)基本參數(shù)為，凸輪軸轉(zhuǎn)速為500r/min，高壓油管長度0.9m， 油管厚度為2.25mm， 油管直徑1.8mm，噴孔直徑為0.26mm。首先改變油管長度，對比參數(shù)為0.8m 和1m，如圖1所示，隨著管路長度的增大，殘余壓力波動(dòng)的波峰明顯增大，但波長相對較小，這也決定了管路不能做的太長，容易導(dǎo)致噴油器的二次噴射；也不能太短，會(huì)造成燃油噴射不穩(wěn)定。其次，改變高壓油管的厚度，對比參數(shù)為2mm和2.5mm，如圖2所示，由此可發(fā)現(xiàn)，隨著高壓油管厚度的增加，殘余壓力波的峰值并未改變，相位延遲，波長變長，殘余壓力的衰減也越快；再改變高壓油管的直徑，對比參數(shù)為1.7mm和1.9mm，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，隨著高壓油管直徑的增加，波長變短，波峰下降，但是存在不規(guī)律波動(dòng)，孔徑也不能太小，否則會(huì)使脈動(dòng)增加，這是由于隨著孔徑的減小，產(chǎn)生節(jié)流作用；最后，改變對噴油特性有顯著影響的噴油嘴的噴孔直徑，對比參數(shù)為0.28mm和0.24mm，如圖3、4，通過實(shí)驗(yàn)對比發(fā)現(xiàn)，隨著噴孔直徑的變化，殘余壓力也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)變化[3]，噴孔孔徑增加，殘余壓力波長變小，但峰值卻相應(yīng)的增加，會(huì)導(dǎo)致不正常噴射[4]，同時(shí)這也是燃油霧化不良的主要因素，但噴孔直徑過小，會(huì)導(dǎo)致壓力波在管內(nèi)往復(fù)傳播的頻率增加，導(dǎo)致管路不穩(wěn)定，脈動(dòng)加劇。

4 結(jié)論

本文利用仿真模型并通過控制變量法來研究對高壓油管殘余壓力的影響因素：

（1）高壓油管不能太長，否則易出現(xiàn)二次噴射故障；也不能太短，會(huì)使的噴油器噴射性能降低，霧化變差。

（2）高壓油管壁厚逐漸增加，可以使殘余壓力的衰減加快。

（3）高壓油管的孔徑越大，會(huì)導(dǎo)致噴油性能降低，出現(xiàn)故障噴射。孔徑越小，脈動(dòng)越大。

（4）隨著噴油嘴孔直徑增加，容易導(dǎo)致脈動(dòng)和二次噴射，但噴嘴直徑減小，會(huì)導(dǎo)致管內(nèi)壓力不均勻波動(dòng)。

參考文獻(xiàn)：

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[3]王成峰，陸辰，劉慶雷等. 基于HYDSIM對柴油機(jī)油管壓力波形的分析[J].內(nèi)燃機(jī)與動(dòng)力裝置，2013（05）：22-26.

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作者簡介：楊城（1990-），碩士在讀，研究方向：船舶柴油機(jī)燃燒與排放。