共軌噴油器關(guān)鍵參數(shù)對(duì)總成油量的影響分析

馬寧

摘要：共軌噴油器是高壓共軌系統(tǒng)中最復(fù)雜的部件，共軌噴油器的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)它的工作性能有很大的影響，甚至關(guān)系到整個(gè)共軌系統(tǒng)的工作性能，本文對(duì)影響共軌噴油器總成油量的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行研究，在以往仿真數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)一系列試驗(yàn)方案的設(shè)定和對(duì)比，真實(shí)的反應(yīng)噴油器控制閥套進(jìn)出油孔流量、進(jìn)出油節(jié)流孔孔徑、孔徑比、控制柱塞直徑、針閥密封座面直徑、針閥彈簧預(yù)緊力等關(guān)鍵參數(shù)對(duì)噴油器總成油量的影響，并著重分析了產(chǎn)生影響的原因，研究結(jié)果為開(kāi)發(fā)新型乃至更高壓力的噴油器提供了依據(jù)。

Abstract： Common rail injector is the most complex parts in a high pressure common rail system， the structural parameters of common rail injector has a great influence on its working performance， even relates to the performance of the common rail system， in this article， the impact on the injector quantity of common rail injector key parameters are studied， through a series of contrast experiments， analysis in and out of the oil injector orifice aperture， aperture ratio， flow coefficient， control plunger diameter， diameter of needle valve sealing seat surface， the needle valve spring pre-tightening force and other key parameters on the influence of the total amount of fuel injector， and emphatically analyzes the causes of influence， The results provide a basis for the development of new and even higher pressure injectors.

關(guān)鍵詞：共軌噴油器;試驗(yàn);關(guān)鍵參數(shù);影響;分析

Key words： common rail injector;experiments;key parameters;influence;analysis

0? 引言

共軌噴油器是高壓燃油噴射系統(tǒng)的核心部件之一，在整個(gè)燃油噴射系統(tǒng)中承擔(dān)著噴射功能的實(shí)現(xiàn)和控制，其性能決定了高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)的工作狀態(tài) [1]，共軌噴油器總成噴油量的變化對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的排放至關(guān)重要，研究和分析影響噴油器總成油量對(duì)自主研發(fā)共軌噴油器開(kāi)發(fā)能力具有重要意義。

1? 關(guān)鍵參數(shù)對(duì)噴油器總成油量的影響分析

1.1 控制閥套進(jìn)出油孔流量的影響

圖1是選取了控制閥套進(jìn)油節(jié)流孔（簡(jiǎn)稱A孔）與出油節(jié)流孔（簡(jiǎn)稱Z孔）的流量比分別為1.30、1.34、1.40三組數(shù)據(jù)在軌壓為1200bar下的油量特性曲線，圖1中可以看出A、Z孔流量比對(duì)油量特性的影響也是比較大的，隨著流量比的增大，在相同脈寬下的噴油量隨之增大，而且噴油量的增加量隨著脈寬的增加也逐漸變大，隨著脈寬加大，油量增加的斜率相對(duì)一致。

1.2 控制閥套進(jìn)出油孔A/Z的影響

圖2是在軌壓為1200bar，流量系數(shù)一定的前提下，不同出油節(jié)流孔A孔與進(jìn)油節(jié)流孔Z孔孔徑比（以下簡(jiǎn)稱A/Z）下，噴油器總成油量線脈的比較。試驗(yàn)方案分為7組，A/Z比從1.1到1.4，步長(zhǎng)為0.05。由圖2可見(jiàn)，A/Z比對(duì)噴油器總成油量線脈的影響較為明顯，在相同的控制脈寬下，噴油量隨著孔徑比的增大而增大。在脈寬700us時(shí)，屬于噴油器總成油量變化率的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，該點(diǎn)前后的線脈斜率變化較大。隨著A/Z增大，線脈前部的斜率不斷變大，隨著A/Z的變大，在脈寬<700us的噴油范圍內(nèi)，噴油量隨控制脈寬的變大，增加幅度更大，此處會(huì)造成噴油量波動(dòng)范圍較大，油量標(biāo)準(zhǔn)差較大，對(duì)大油量更易控制，小油量調(diào)控方面存在一定難度;在脈寬>700us的噴油范圍內(nèi)，隨著控制脈寬的逐漸變大，噴油量增加幅度變小。與<700us脈寬時(shí)相比，需要增加更多的脈寬才能達(dá)到增加同樣的噴油量的目的和效果。

1.3 控制閥套進(jìn)出油孔孔徑的影響

除了控制閥套A/Z比變化對(duì)噴油量有很大的影響外，在孔徑比不變（A/Z=1.2）的情況下，試驗(yàn)結(jié)果表明，油量線脈的形態(tài)受孔徑變化的影響較大，如圖3所示。脈寬為800us左右時(shí)，為噴油量變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。脈寬<800us時(shí)，噴油量受孔徑變化的影響很小，小油量范疇所受影響較小，變化趨勢(shì)不明顯，但噴油量隨著脈寬的增加上升斜率較大;當(dāng)脈寬>800us時(shí)，油量線脈開(kāi)始出現(xiàn)明顯分叉，噴油量隨著脈寬的增加上升斜率較小，A、Z孔徑越大，噴油量反而越小。

1.4 控制柱塞直徑的影響

從圖4中可以看出，控制柱塞直徑越小，線脈的變化斜率越大、變化趨勢(shì)越快?？刂浦詫?duì)噴油特性產(chǎn)生如此明顯的影響，一個(gè)原因是理想狀態(tài)下，作用在針閥承壓面上的液壓力不變，當(dāng)控制柱塞直徑變小時(shí)，作用在控制柱塞-柱塞升程調(diào)整墊片-針閥上的壓力變小了，相當(dāng)于增加了針閥的開(kāi)啟速度。從而噴油量變大;另一原因是在相同的進(jìn)、出油節(jié)流孔徑下，因?yàn)樾≈睆街谙嗤墓ぷ魑灰扑枧懦鲇土矿w積較小，即控制腔容積較小，從而運(yùn)動(dòng)速度較快，針閥開(kāi)啟快，噴油持續(xù)期增大，最大噴油速率增大[2]，從而噴油量大。

1.5 針閥座面直徑的影響

圖5為在其他參數(shù)相同的前提下，噴油量受不同針閥座面直徑的影響，結(jié)果顯示，隨著針閥座面直徑的增加，相同脈寬下的噴油量減小，其原因是控制柱塞直徑相同，其承受壓力不變，而針閥座面直徑變大導(dǎo)致針閥的承壓環(huán)帶面積減小，從而針閥向上的壓力變小，而控制柱塞向下的壓力不變，從而使得針閥落座運(yùn)動(dòng)變快，開(kāi)啟變慢，使得噴油量減小。

由于針閥的開(kāi)啟速度除了受調(diào)壓彈簧預(yù)緊力影響外，主要是由控制柱塞頂部與針閥承壓環(huán)帶上的液壓力差決定的，因此，在噴油器設(shè)計(jì)時(shí)，控制柱塞承壓面積與針閥承壓面積須一起考慮。

1.6 針閥彈簧預(yù)緊力的影響

在共軌噴油器中，與作用在針閥上的液壓力相比，調(diào)壓彈簧的作用力可以說(shuō)很小，但它的變化依然對(duì)噴油器總成油量線脈的影響依然明顯。圖6是軌壓為1200bar時(shí)，在不同調(diào)壓彈簧預(yù)緊力下的油量曲線對(duì)比。如圖6，從整個(gè)曲線來(lái)看，預(yù)緊力對(duì)特性曲線形態(tài)影響不大，但對(duì)噴油量有一定的影響。在相同的控制脈寬下，噴油量隨預(yù)緊力的增大而減小。隨著預(yù)緊力的增大，噴油器開(kāi)啟延時(shí)滯后而關(guān)閉延時(shí)提前，從而造成噴油量減少[3]。

2? 結(jié)論

噴油器進(jìn)出油節(jié)流孔孔徑、孔徑比及流量、控制柱塞直徑、針閥座面直徑、針閥彈簧預(yù)緊力等參數(shù)對(duì)噴油量線脈都有明顯的影響，在噴油器的設(shè)計(jì)中應(yīng)該重點(diǎn)考慮。當(dāng)然影響噴油器特性的參數(shù)不只上面所列舉的這些，還有許多參數(shù)都對(duì)噴油器的特性非常重要，比如彈簧剛度、運(yùn)動(dòng)件的質(zhì)量、油嘴噴孔孔徑以及各控制腔容積的大小等等，針對(duì)以上研究結(jié)果，現(xiàn)階段高壓共軌噴油器噴油量的研究仍然需要不斷優(yōu)化，在未來(lái)發(fā)展過(guò)程中，仍要加強(qiáng)相應(yīng)的研究，結(jié)合不同方面的可變影響因素，找出最佳匹配方案，以提升共軌噴油器整體噴油特性，進(jìn)而提升高壓共軌燃油系統(tǒng)運(yùn)行的有效性和效率，高壓共軌噴油器的對(duì)比試驗(yàn)?zāi)芎芎玫胤从硣娪推骺偝商匦?，此次試?yàn)會(huì)對(duì)開(kāi)發(fā)更高壓力的噴油器提供較高的參考價(jià)值和指導(dǎo)作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]張勇，蒙國(guó)尤，肖怡，汪宇航，趙晉.共軌噴油器參數(shù)優(yōu)化研究[J].機(jī)床與液壓，2019（05）.

[2]謝立哲，張幽彤，李丕茂，宋國(guó)民，相楠.共軌噴油器控制腔容積對(duì)噴射規(guī)律的影響[J].車用發(fā)動(dòng)機(jī)，2014（04）.

[3]談德榮.共軌噴油器墊片對(duì)其性能的影響分析[J].汽車實(shí)用技術(shù)，2017.