周順發(fā) 王紹華 陳尹鵬

摘 要：設(shè)計(jì)了一種雙燃料的噴油器。提出了其整體方案，針對(duì)針閥結(jié)構(gòu)，進(jìn)行了副燃料油道的設(shè)計(jì)，完成了針閥偶件泄流量的計(jì)算。運(yùn)用AMESim軟件建立了雙燃料噴油器的仿真模型，進(jìn)行了其噴射性能仿真。仿真結(jié)果顯示該雙燃料噴油器能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期的噴射控制目標(biāo)。

關(guān)鍵詞： 柴油機(jī)；雙燃料；噴油器

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

隨著人們的對(duì)環(huán)境及能源問題越來越重視，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的排放法規(guī)也越來越嚴(yán)格。而代用燃料或多燃料發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒系統(tǒng)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(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的重要發(fā)展趨勢(shì)之一。本文提出了一種雙燃料同時(shí)噴射電控噴油器的總體方案，繪制了雙燃燒同時(shí)噴射電控噴油器總圖和針閥圖，完成針閥偶件泄流量計(jì)算；并運(yùn)用AMESim 軟件建立了雙燃燒同時(shí)噴射電控噴油器仿真模型，進(jìn)行了結(jié)構(gòu)參數(shù)和噴射性能仿真。

1 雙燃料噴油器總體方案設(shè)計(jì)

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

針閥上增加一個(gè)環(huán)形槽，針閥由于主燃料油道的壓力向上升起時(shí)，導(dǎo)通主燃料油道與主燃料噴孔的同時(shí)，環(huán)形槽恰好上升至能夠覆蓋副燃料兩段油道，從而導(dǎo)通副燃料油道和副燃料油孔，實(shí)現(xiàn)副燃料的噴射。

2 雙燃料噴油器設(shè)計(jì)計(jì)算

由于制作精度的關(guān)系，針閥和閥體之間存在0.002mm的間隙，引起燃油的泄露，根據(jù)燃油流動(dòng)特點(diǎn)可以計(jì)算其流量：

（1）

式中，取3.14，為柴油的動(dòng)力粘度，為針閥的長(zhǎng)度，為內(nèi)圓柱直徑，為同心圓環(huán)間隙，的意義為當(dāng)針閥的運(yùn)動(dòng)方向與壓差方向相同時(shí)取，否則取，當(dāng)針閥靜止時(shí)取為0。

在整體方案的基礎(chǔ)上，在保證外形的整體尺寸不變的前提下，對(duì)噴油器增加一個(gè)副燃料進(jìn)油孔，經(jīng)過分析，副燃料進(jìn)油孔與主燃料進(jìn)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(shè)計(jì)的針閥和針閥體，電控噴油器設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

3 雙燃料噴油器性能仿真計(jì)算

采用AMESim軟件中液壓系統(tǒng)模塊和電控系統(tǒng)模塊，建立該雙燃料噴油器模型，并進(jìn)行其性能仿真。主燃料油道產(chǎn)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(huì)開啟。噴油器上腔體還有一個(gè)球閥，球閥兩端壓力同樣相等。只有當(dāng)電磁閥通電開啟時(shí)，球閥上端與低壓油管連通，壓力迅速降低，使球閥提升，進(jìn)而針閥也開啟，這時(shí)主、副燃料開始同時(shí)噴射。當(dāng)電磁閥轉(zhuǎn)為低電平時(shí)，球閥與低壓油區(qū)的聯(lián)系立即切斷，高壓重新建立，兩個(gè)閥在彈簧力作用下落座，噴油停止。

模型包括：信號(hào)源總成由時(shí)鐘信號(hào)源、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、填充系數(shù)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(zhì)量單元三構(gòu)件替代；與電控裝置連接的是球閥直接由庫(kù)中模型替代；然后用節(jié)流孔模型代替實(shí)際的進(jìn)、出油量孔（出油節(jié)流孔）；用兩個(gè)壓力腔模型替代控制室容積；控制塞總成由活動(dòng)針閥偶件閥、活塞彈簧、質(zhì)量單元三部份模型替代；針閥偶件內(nèi)腔亦用壓力腔模型替代；針閥由庫(kù)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(yīng)節(jié)流孔模型替代；壓力源由一個(gè)壓力單元模型替代，整個(gè)模型如圖4所示。

由于在運(yùn)行過程中，主燃料和副燃料的噴射具有同時(shí)性，所以兩者的噴射率應(yīng)大致相同。運(yùn)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(jié)

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(shè)計(jì)。在AMESim中建立了其仿真模型，仿真結(jié)果顯示所設(shè)計(jì)的噴油器能夠完成雙燃料的同時(shí)噴射，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)方案的可行性。

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