降低高压油管故障率的方法

摘    要：
利用AMESIM仿真软件进行了柴油机高压油管残余压力波动性研究, 分析了残余压力的影响因素, 消除不利因素, 选择最佳参数, 从而降低高压油管的故障。
关键词：
柴油机; 高压油管; 残余压力; 故障;

作者简介：杨城 (1990-) , 硕士在读, 研究方向:船舶柴油机燃烧与排放。

1 引言

柴油机的可靠性占有越来越高的比重, 柴油机工作条件恶劣, 目前直喷式柴油机为了达到欧Ⅱ排放标准, 喷油压力应不低于80~100MPa, 有些为了达到欧Ⅲ标准, 或者为了实现更高的要求, 燃油的喷油压力则会更高[1]。因此, 作为燃油喷射系统的高压油管则需要承受巨大的载荷, 而管内则有交变的往复波动压力作用, 致使柴油机喷射效率和喷油量也发生波动性变化, 影响柴油机的发火和燃烧性能。本文利用AMESim仿真模型, 研究了柴油机高压油管残余压力波动的影响因素, 从而改善柴油机的工况和性能。

2 模型的建立

柴油机的高压油管一端连接喷油泵, 另一端连接喷油器, 高压油管承受着往复的压力波动, 高压油管内的流体可视为一维不定常流体, 本文利用AMESim仿真模型[2], 通过实验状态下的理想数据, 控制变量, 观察嘴端燃油压力的残余压力, 从而找出残余压力波动的影响因素。

3 试验研究

实验时基本参数为, 凸轮轴转速为500r/min, 高压油管长度0.9m, 油管厚度为2.25mm, 油管直径1.8mm, 喷孔直径为0.26mm。首先改变油管长度, 对比参数为0.8m和1m, 如图1所示, 随着管路长度的增大, 残余压力波动的波峰明显增大, 但波长相对较小, 这也决定了管路不能做的太长, 容易导致喷油器的二次喷射;也不能太短, 会造成燃油喷射不稳定。其次, 改变高压油管的厚度, 对比参数为2mm和2.5mm, 如图2所示, 由此可发现, 随着高压油管厚度的增加, 残余压力波的峰值并未改变, 相位延迟, 波长变长, 残余压力的衰减也越快;再改变高压油管的直径, 对比参数为1.7mm和1.9mm, 实验发现, 随着高压油管直径的增加, 波长变短, 波峰下降, 但是存在不规律波动, 孔径也不能太小, 否则会使脉动增加, 这是由于随着孔径的减小, 产生节流作用;最后, 改变对喷油特性有显著影响的喷油嘴的喷孔直径, 对比参数为0.28mm和0.24mm, 如图3、4, 通过实验对比发现, 随着喷孔直径的变化, 残余压力也会产生相应变化[3], 喷孔孔径增加, 残余压力波长变小, 但峰值却相应的增加, 会导致不正常喷射[4], 同时这也是燃油雾化不良的主要因素, 但喷孔直径过小, 会导致压力波在管内往复传播的频率增加, 导致管路不稳定, 脉动加剧。

4 结论

本文利用仿真模型并通过控制变量法来研究对高压油管残余压力的影响因素:

图1   

图2   

图3    

图4   

(1) 高压油管不能太长, 否则易出现二次喷射故障;也不能太短, 会使的喷油器喷射性能降低, 雾化变差。
(2) 高压油管壁厚逐渐增加, 可以使残余压力的衰减加快。
(3) 高压油管的孔径越大, 会导致喷油性能降低, 出现故障喷射。孔径越小, 脉动越大。
(4) 随着喷油嘴孔直径增加, 容易导致脉动和二次喷射, 但喷嘴直径减小, 会导致管内压力不均匀波动。

参考文献

[1]李丕茂, 张幽彤, 谢立哲.喷射参数对共轨系统高压油管压力波动幅度的影响[J].内燃机学报, 2013 (06) :550-556.
[2]朱钰, 张天野, 尹自斌等.船用中速柴油机电控燃油喷射系统匹配[J].内燃机工程, 2015 (02) :138-144.
[3]王成峰, 陆辰, 刘庆雷等.基于HYDSIM对柴油机油管压力波形的分析[J].内燃机与动力装置, 2013 (05) :22-26.
[4]马志豪.喷油嘴喷孔直径对柴油机性能的影响[J].拖拉机与农用运输车, 1998 (04) :32-35.