柴油机高压共轨系统压力动态特性模拟

【摘要】：世界各国排放法规的日益严格和能源的严重短缺,迫使柴油机朝着低污染、 低油耗和高比功率的方向发展。而降低柴油机排放、提高动力性、经济性的关键 在于改善其燃烧过程。而改善燃烧过程则在于喷油系统、进气系统和燃烧室结构 三者进行良好的组合和匹配,其中喷油喷射系统起着最为重要的作用。在当前所 有的燃油喷射系统中,柴油机高压共轨电控喷射系统在降低排放、提高汽车发动 机性能方面是最有效的。高压共轨系统的动态压力特性尤其共轨内压力波动直接 影响到系统理想喷油规律的实现,因此,高压共轨系统的压力波动特性的研究是 当前的热点之一。 本文基于一维非稳态可压缩N-S方程,建立了相应的数学模型,采用有限 容积法对方程进行数值离散,根据供油系统的实际结构,建立了油泵,共轨管和 油嘴三大模块的数学模型,作为流体计算边界条件,对高压共轨的动态压力特性 进行了研究,同时与试验结果比较,确定计算方法的可行性。在此基础上,分析 了高压共轨系统中不同结构参数对共轨系统油压波动特性的影响。 计算结果表明:导致压力波动的最主要因素是喷油脉宽和供油脉宽的大小、 脉宽匹配及其两者时间间隔。脉宽越大,共轨脉动就越大,在预设条件下,前后 压力波幅相差6-7Mpa。而比较有效的抑制措施是共轨管的容积和形状的选取, 本文预设条件下的最佳容积值在30ml-40ml之间,最佳长径比在40-80之间。 高压油泵出油阀弹簧和出油阀孔径对压力波动的影响主要体现在柱塞腔内。喷油 器控制回路量孔直径对共轨压力波动影响不太明显。处于共轨管和高压油管之间 的流动缓冲器能够使共轨压力波动更快地衰减。