高壓共軌二甲醚發(fā)動機燃料供給系統(tǒng)性能仿真.pdf

1、隨著人類社會和經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，在創(chuàng)造了大量的財富的同時，大量消耗著可貴的資源和污染著環(huán)境。能源緊缺和環(huán)境極度惡化的問題凸顯出來，嚴(yán)重制約了社會經(jīng)濟(jì)和人類生活質(zhì)量的進(jìn)一步提高。而汽車行業(yè)是能源消耗的大戶和污染排放的一個主要重要來源。 為應(yīng)對全球能源緊缺與環(huán)境問題突出的挑戰(zhàn)，工程師們在動力源領(lǐng)域不斷進(jìn)行技術(shù)的更新?lián)Q代，得到了大量的研究成果。柴油機在經(jīng)歷過三代電子控制技術(shù)的進(jìn)步候到達(dá)了高壓共軌時代，內(nèi)燃機從此實現(xiàn)了各個工況下的精確控制；

2、DME（二甲醚）等替代燃料的研究成為當(dāng)今研究的熱點。這些技術(shù)和措施的采用提高了發(fā)動機的燃燒的經(jīng)濟(jì)性和排放性能，大大緩解了能源緊缺和環(huán)境持續(xù)惡化。 DME具有十六烷值高、碳煙和Nox 排放小、燃料燃燒充分以及燃燒噪聲小的特點，為解決傳統(tǒng)壓燃式發(fā)動機碳煙和Nox 排放之間的Trade-Off的問題提供了解決的條件。正因為如此，DME 被認(rèn)為是壓燃式發(fā)動機最理想的替代燃料。電控高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)具有可獨立控制噴油正時、高的噴射壓力、

3、以及柔性控制噴油速率的特點，因此能夠?qū)崿F(xiàn)柴油機排放特性、動力性和經(jīng)濟(jì)性的最佳匹配。DME 在經(jīng)歷了最初作為汽油機的引燃劑到與柴油進(jìn)行一定比例的摻燒再到純DME 缸內(nèi)直噴壓燃的3個發(fā)展階段后，進(jìn)入了與高壓共軌結(jié)合的時代。兩者的結(jié)合，使高壓共軌DME 發(fā)動機兼有DME 燃燒性能好以及高壓共軌精確靈活控制的特點，成為一個新的研究熱點。 為此，上海交通大學(xué)內(nèi)燃機研究所提出了‘達(dá)到國Ⅳ排放的DME 高壓共軌發(fā)動機’這一課題，為DME 在高壓

4、共軌上的應(yīng)用做了大量的研究。在研究過程中發(fā)現(xiàn)，由于DME 燃料的理化性質(zhì)與柴油的差異，使其燃料系統(tǒng)的燃料噴射特性和共軌響應(yīng)特性發(fā)生了較大變化，包括：燃料的噴射時間、噴射持續(xù)期以及噴射量的變化；共軌響應(yīng)時間，軌壓波動的變化以及燃料系統(tǒng)大量的DME 泄漏等等。為了研究這些問題出現(xiàn)的原因和解決方法，本文采用數(shù)值仿真軟件AMEsim 對無錫油泵油嘴研究所的一套實際的高壓共軌燃料供給系統(tǒng)進(jìn)行了建模和仿真計算。 本課題的主要工作可以歸納如下

5、： (1) 高壓共軌燃料系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理分析以及模型的建立在對該高壓共軌燃料系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行分析后，對燃料系統(tǒng)進(jìn)行了假設(shè)和簡化。針對高壓共軌燃料系統(tǒng)的主要組成部分，包括：共軌噴油器、高壓油泵、共軌管以及控制信號(體現(xiàn)ECU 控制功能)進(jìn)行了模型的搭建。在與實驗對比后，證明了該模型搭建正確性和合理性，為研究DME 噴射特性和軌壓響應(yīng)特性的研究工具。 (2) DME 噴射特性、共軌響應(yīng)特性以及泄漏的研究利用搭建好的模型研究

6、了DME的燃料噴射特性、共軌響應(yīng)特性以及其泄漏的特點，并且與柴油對比得到了以下的結(jié)論：①DME的噴射較柴油滯后，其最大噴射速率以及循環(huán)體積噴射量均大于柴油；②DME的軌壓響應(yīng)調(diào)整時間較柴油長，軌壓調(diào)整過程平緩，穩(wěn)態(tài)下軌壓波動較柴油??；③增大噴油器孔徑后，DME的軌壓波動增大，在相同的發(fā)動機動力性能下，DME的軌壓波動大于柴油；④DME的泄露量很大，不可忽略，需采用減小配合間隙、增大DME 粘度和偶件接觸長度以及降低噴射壓力的方法減少DM

7、E的泄漏。 (3)氣穴現(xiàn)象對DME 噴射特性的影響的研究DME 理論噴射量與實際噴射量有著一定的差距。為此，本文研究了一種液壓現(xiàn)象——氣穴現(xiàn)象對DME 噴射特性的影響，得到了以下的結(jié)論： ①氣穴現(xiàn)象對DME的噴射特性有著較大的影響，使其噴射時控制腔內(nèi)的壓力下降量減少、針閥開啟持續(xù)期變短，導(dǎo)致DME的噴射量減少。②可以采用增大回油節(jié)流孔直徑、減小進(jìn)油節(jié)流孔直徑以及減小針閥彈簧預(yù)緊力等方法來減小氣穴現(xiàn)象對DME 燃料噴射特性的