一种双燃料喷油器的设计

周顺发 王绍华 陈尹鹏

摘 要：设计了一种双燃料的喷油器。提出了其整体方案，针对针阀结构，进行了副燃料油道的设计，完成了针阀偶件泄流量的计算。运用AMESim软件建立了双燃料喷油器的仿真模型，进行了其喷射性能仿真。仿真结果显示该双燃料喷油器能够实现预期的喷射控制目标。

关键词： 柴油机；双燃料；喷油器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.01.052

随着人们的对环境及能源问题越来越重视，汽车发动机的排放法规也越来越严格。而代用燃料或多燃料发动机燃烧系统能够有效的降低污染物的排放，在一定程度上还能缓解能源压力，因此成为发动机技术的重要发展趋势之一。本文提出了一种双燃料同时喷射电控喷油器的总体方案，绘制了双燃烧同时喷射电控喷油器总图和针阀图，完成针阀偶件泄流量计算；并运用AMESim 软件建立了双燃烧同时喷射电控喷油器仿真模型，进行了结构参数和喷射性能仿真。

1 双燃料喷油器总体方案设计

本设计以博世公司设计的电控喷油器为基础，在该基础之上增加一个油道作为第二燃料油道。相应的喷孔为第二燃料喷孔。原燃料油道和第二燃料油道同时受一个针阀体的控制。为此，原油道和第二油道之间的距离应不大于针阀体的行程。上部分的油道为一个倒“T”字型，下部分的油道为一个“亻”型。这样做的目的是为了减小针阀上的环形槽的长度，从而减小了针阀上有效长度的损失。

针阀上增加一个环形槽，针阀由于主燃料油道的压力向上升起时，导通主燃料油道与主燃料喷孔的同时，环形槽恰好上升至能够覆盖副燃料两段油道，从而导通副燃料油道和副燃料油孔，实现副燃料的喷射。

2 双燃料喷油器设计计算

由于制作精度的关系，针阀和阀体之间存在0.002mm的间隙，引起燃油的泄露，根据燃油流动特点可以计算其流量：

（1）

式中，取3.14，为柴油的动力粘度，为针阀的长度，为内圆柱直径，为同心圆环间隙，的意义为当针阀的运动方向与压差方向相同时取，否则取，当针阀静止时取为0。

在整体方案的基础上，在保证外形的整体尺寸不变的前提下，对喷油器增加一个副燃料进油孔，经过分析，副燃料进油孔与主燃料进油孔之间夹角为90?比较符合喷油器的安装要求。针阀偶件部分使用上述设计的针阀和针阀体，电控喷油器设计结构如图3所示。

3 双燃料喷油器性能仿真计算

采用AMESim软件中液压系统模块和电控系统模块，建立该双燃料喷油器模型，并进行其性能仿真。主燃料油道产生的两股压力分别作用在针阀的上下表面，而二者压力大小相等，针阀不会开启。喷油器上腔体还有一个球阀，球阀两端压力同样相等。只有当电磁阀通电开启时，球阀上端与低压油管连通，压力迅速降低，使球阀提升，进而针阀也开启，这时主、副燃料开始同时喷射。当电磁阀转为低电平时，球阀与低压油区的联系立即切断，高压重新建立，两个阀在弹簧力作用下落座，喷油停止。

模型包括：信号源总成由时钟信号源、模数转换器、填充系数子模型三部分组成；电磁阀（控制单元）总成由电控装置、活塞弹簧、质量单元三构件替代；与电控装置连接的是球阀直接由库中模型替代；然后用节流孔模型代替实际的进、出油量孔（出油节流孔）；用两个压力腔模型替代控制室容积；控制塞总成由活动针阀偶件阀、活塞弹簧、质量单元三部份模型替代；针阀偶件内腔亦用压力腔模型替代；针阀由库中的模型替代；针阀与针阀体之间的泄流量用泄流阀表示；喷孔则由相应节流孔模型替代；压力源由一个压力单元模型替代，整个模型如图4所示。

由于在运行过程中，主燃料和副燃料的喷射具有同时性，所以两者的喷射率应大致相同。运行模型得到燃油喷射过程中针阀升程、喷油孔压力、主副喷口喷油率如图5所示。

4 总结

提出了一种双燃料电控喷油器总体方案，完成了电控喷油器的设计。在AMESim中建立了其仿真模型，仿真结果显示所设计的喷油器能够完成双燃料的同时喷射，验证了设计方案的可行性。

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