柴油机高压油管参数匹配性研究

工作条件比较恶劣，承受交变压力波的作用。压力的波动和变化，不仅对柴油机燃油喷射系统的稳定性有所影响，而且时常引起失效和故障。利用AMESIM仿真模型进行了试验，分析和研究了影响柴油机性能与高压油管参数之间的关系，找到最佳匹配的高压油管参数。

1 模型的建立

恒定转速的电机驱动高压油泵凸轮轴，带动柱塞往复运动压缩燃油，电控单元输出电信号控制电磁阀的启闭，在恒定的供油提前角和喷油脉宽的前提下，仅改变高压油管的参数以及喷孔参数，得出高压油管和喷油特性之间的关系。

基于AMESim仿真模型建立的电控组合泵系统[1]，电机恒定为500r/min的转速下，分别对喷油嘴的喷孔直径和喷管长度及喷管直径控制变量进行对比得出它们之间的影响因素。仿真模型所使用的参数为：喷油嘴喷孔直径0.26mm，高压油管长度0.9m，油管直径1.8mm，在此基准下进行对比分析。由于高压油管中的燃油并不是单相液体，在高压喷射条件下压力的传播速度相较纯液相低[2]，高压油管对喷油过程的影响，在同一时间内各处压力并不相等，通常我们将其作为可压缩流体的一维不定常流动来处理，满足连续性方程与动量方程来建立波动方程，由于燃油的可压缩性与惯性，高压油泵所产生的压力是以声速向嘴端传递，压力波在高压油管内来回反射，停止喷油后管内压力逐渐衰减。

2 试验研究及验证

2.1 嘴端压力与喷孔的关系

试验时在恒定的凸轮供油始点下，直接验证喷射性能与喷孔直径的关系，由图1知，随着喷孔直径从0.26mm、0.28mm、0.3mm逐渐增大，高压油管嘴端的压力逐渐减小，喷油量随之减小，但喷油定时和持续时间基本不变，这是由于喷孔总流通面积增大，在相同的流量下，前后压差减小造成的[3]。

2.2 高压油管长度对嘴端压力的影响

在0.26mm喷孔的喷射特性基础上，改变管路的长度，得到仿真结果，如图2所示，随着管路长度从0.9m、1.1m、1.3m逐渐增加，高压油管嘴端的压力逐渐减小，喷油持续时间基本不变，但喷油定时向后延迟[4]，符合先缓后急的喷油特性。

2.3 油管内径对嘴端的影响

改变油管的内径，如图3，油管的内径对高压油管的流通特性有影响，随着管路内径从1.8mm、1.9mm、2.0mm逐渐的增大，高压油管嘴端的压力也逐渐减小，这是由于流动阻力的改变，使的喷油量也随之改变。

3 结论

本文通过对高压油管的长度、内径以及喷孔直径的相互匹配，运用AMESim仿真软件对电控组合泵系统进行仿真，研究了不同的尺寸参数对喷射性能的影响：（1）喷孔直径的变化是影响柴油机喷射性能的主要因素，随着喷孔面积的增加，喷油压力下降。（2）在相同的喷孔直径下，随高压油管的长度的增加，喷油延迟，喷油压力下降。（3）随着高压油管的内径的增大，喷射压力减小。

参考文献：

[1]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.

[2]殷子嘉.高压油管中燃油压力波传递速度的研究[J].上海交通大学学报，1992（01）：47-51.

[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]王美丽.高压油管对燃油喷射特性影响的计算研究[J].车用发动机，1991（06）：44-48.

作者简历：杨城（1990-），男，硕士，研究方向：船舶柴油机燃烧与压力波动过程。

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