降低高壓油管故障率的方法

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

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

1 引言

柴油機的可靠性占有越來越高的比重, 柴油機工作條件惡劣, 目前直噴式柴油機為了達到歐Ⅱ排放標準, 噴油壓力應不低于80~100MPa, 有些為了達到歐Ⅲ標準, 或者為了實現更高的要求, 燃油的噴油壓力則會更高[1]。因此, 作為燃油噴射系統的高壓油管則需要承受巨大的載荷, 而管內則有交變的往復波動壓力作用, 致使柴油機噴射效率和噴油量也發生波動性變化, 影響柴油機的發火和燃燒性能。本文利用AMESim仿真模型, 研究了柴油機高壓油管殘余壓力波動的影響因素, 從而改善柴油機的工況和性能。

2 模型的建立

柴油機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的壓力波動, 高壓油管內的流體可視為一維不定常流體, 本文利用AMESim仿真模型[2], 通過實驗狀態下的理想數據, 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的影響因素。

3 試驗研究

實驗時基本參數為, 凸輪軸轉速為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, 容易導致噴油器的二次噴射;也不能太短, 會造成燃油噴射不穩定。其次, 改變高壓油管的厚度, 對比參數為2mm和2.5mm, 如圖2所示, 由此可發現, 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, 對比參數為1.7mm和1.9mm, 實驗發現, 隨著高壓油管直徑的增加, 波長變短, 波峰下降, 但是存在不規律波動, 孔徑也不能太小, 否則會使脈動增加, 這是由于隨著孔徑的減小, 產生節流作用;最后, 改變對噴油特性有顯著影響的噴油嘴的噴孔直徑, 對比參數為0.28mm和0.24mm, 如圖3、4, 通過實驗對比發現, 隨著噴孔直徑的變化, 殘余壓力也會產生相應變化[3], 噴孔孔徑增加, 殘余壓力波長變小, 但峰值卻相應的增加, 會導致不正常噴射[4], 同時這也是燃油霧化不良的主要因素, 但噴孔直徑過小, 會導致壓力波在管內往復傳播的頻率增加, 導致管路不穩定, 脈動加劇。

4 結論

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:

圖1   

圖2   

圖3    

圖4   

(1) 高壓油管不能太長, 否則易出現二次噴射故障;也不能太短, 會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, 會導致噴油性能降低, 出現故障噴射。孔徑越小, 脈動越大。
(4) 隨著噴油嘴孔直徑增加, 容易導致脈動和二次噴射, 但噴嘴直徑減小, 會導致管內壓力不均勻波動。

參考文獻

[1]李丕茂, 張幽彤, 謝立哲.噴射參數對共軌系統高壓油管壓力波動幅度的影響[J].內燃機學報, 2013 (06) :550-556.
[2]朱鈺, 張天野, 尹自斌等.船用中速柴油機電控燃油噴射系統匹配[J].內燃機工程, 2015 (02) :138-144.
[3]王成峰, 陸辰, 劉慶雷等.基于HYDSIM對柴油機油管壓力波形的分析[J].內燃機與動力裝置, 2013 (05) :22-26.
[4]馬志豪.噴油嘴噴孔直徑對柴油機性能的影響[J].拖拉機與農用運輸車, 1998 (04) :32-35.