降低高壓油管故障率的方法

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;

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

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(zhǎng)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(zhǎng)度, 對(duì)比參數(shù)為0.8m和1m, 如圖1所示, 隨著管路長(zhǎng)度的增大, 殘余壓力波動(dòng)的波峰明顯增大, 但波長(zhǎng)相對(duì)較小, 這也決定了管路不能做的太長(zhǎng), 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(duì)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(zhǎng)變長(zhǎng), 殘余壓力的衰減也越快;再改變高壓油管的直徑, 對(duì)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(zhǎng)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(duì)噴油特性有顯著影響的噴油嘴的噴孔直徑, 對(duì)比參數(shù)為0.28mm和0.24mm, 如圖3、4, 通過實(shí)驗(yàn)對(duì)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(zhǎng)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(duì)高壓油管殘余壓力的影響因素:

圖1   

圖2   

圖3    

圖4   

(1) 高壓油管不能太長(zhǎng), 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)

[1]李丕茂, 張幽彤, 謝立哲.噴射參數(shù)對(duì)共軌系統(tǒng)高壓油管壓力波動(dòng)幅度的影響[J].內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào), 2013 (06) :550-556.
[2]朱鈺, 張?zhí)煲? 尹自斌等.船用中速柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)匹配[J].內(nèi)燃機(jī)工程, 2015 (02) :138-144.
[3]王成峰, 陸辰, 劉慶雷等.基于HYDSIM對(duì)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.
[4]馬志豪.噴油嘴噴孔直徑對(duì)柴油機(jī)性能的影響[J].拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸車, 1998 (04) :32-35.