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摘 要

本文借助仿真软件AMEsim，对第二代船用喷油器进行仿真，改变其结构参数：针阀间隙、柱塞间隙、控制室容积、针阀弹簧预紧力、出油孔与进油孔，对通过这些数据导致的喷油仿真结果的变化，分析结构参数对喷油响应与燃油泄漏等方面的影响，其结果对改进优化喷油器结构参数有指导意义。

首先本文对喷油器的工作原理与喷油器结构做了理论方面的分析，从喷油器的三个喷油阶段（喷油延迟期、主喷油阶段与喷油结束期）时各自的喷油器的状态与工作特点做了分析。

接着，通过软件AMEsim对喷油器进行建模，并对针阀间隙、柱塞间隙、控制室容积、针阀弹簧预紧力、出油孔与进油孔这些参数变化对喷油器工作的影响进行分析。

得出结论：针阀弹簧预紧力的增加会导致喷油开启延迟增加，但会减少盆友关闭延迟；针阀偶件间隙的增加对喷油延迟的影响较小，但对导致针阀泄漏量增加；柱塞偶件间隙的增加会导致喷油开启延迟略微减小，喷油结束延迟明显上升，且柱塞的泄漏量明显上升；出油孔孔径增加对喷油开启延迟影响较小，但会导致针阀关闭速度下降；进油孔孔径增加对喷油开启延迟影响不大，但针阀关闭的速度明显下降；控制室容积的增加会同时导致针阀开启速度与关闭速度下降。

关键词：船用第二代喷油器；针阀；柱塞；喷油响应；喷油器泄漏；仿真；

Abstract

In this paper, using the simulation software AMEsim, to the simulation of the second generation of Marine fuel injector, changing its structural parameters: the needle valve clearance, piston clearance, control volume, the needle valve spring pre-tightening force, the oil hole and the oil hole, through these data caused by the change of the injection, the simulation results, analysis of structural parameters on the fuel injection response and fuel leak, etc, the influence of the result to improve the optimization of structural parameters of injector have guiding significance.

Firstly, this paper analyzes the working principle and structure of the injector in theory, and analyzes the status and working characteristics of the injector in the three stages of the injector (the delay stage, the main stage and the end stage).

Then, through the software AMEsim, the injector was modeled, and the influence of the changes of parameters such as needle valve clearance, plunger clearance, control room volume, needle valve spring preload, oil outlet and oil inlet on the injector was analyzed.

It is concluded that the increase of pre-tightening force of needle valve spring will lead to the increase of oil injection opening delay, but will reduce the friend closing delay;The increase of the gap of the needle valve has little effect on the fuel injection delay, but the leakage of the needle valve increases.The increase of plunger gap will lead to a slight decrease in fuel injection start delay, a significant increase in fuel injection end delay and a significant increase in plunger leakage.The increase of the hole diameter has little effect on the opening delay of oil injection, but the closing speed of needle valve will decrease.The increase of the diameter of the inlet has little effect on the opening delay of the injection, but the closing speed of the needle valve decreases obviously.An increase in the volume of the control room will result in a decrease in the opening and closing speed of the needle valve.

Key Words：Fuel injector； The needle valve；Plunger； Injection response； Fuel injector leakage； The simulation；

目录

一、 绪论 1

1.1. 研究背景 1

1.2. 国内外研究现状 1

1.3. 研究目标 3

1.4. 研究内容 3

1.5. 技术线路 4

二、 电控喷油器特性 5

2.1 电控燃油喷射系统与喷油器 5

2.2 喷油阶段与喷油量特性 6

2.3 小结 7

三、 喷油器建模与仿真 8

3.1 建模思路 8

3.2 电控喷油器实际结构与简化 8

3.3 模型搭建 10

3.4 模型校准 12

四、 仿真计算 15

4.1 针阀弹簧预紧力 15

4.2 针阀偶件间隙 17

4.3 柱塞间隙 18

4.4 出油孔 20

4.5 进油孔 22

4.6 控制腔容积 24

4.7 小结 26

五、 总结与展望 27

总结： 27

展望： 27

六、 参考文献 28

致 谢 29

绪论

研究背景

中国有庞大的水路资源，通过交通部在17年一整年的调查表明，2017年我国水路货运运输量为66千万吨左右，水路物品周转量为9.7亿万吨/公里左右。在如此庞大的航运支撑下，我国也有拥有了庞大的港口，截止至2017年底，我国拥有7个全球前十排名的港口。就算时至今日，我国也是世界范围里拥有的1000吨以上的商船最多的国家。^[1][1、2]

柴油机是船舶的主要动力来源，想要发展水上交通，柴油机的发展是不能落下的。为了提高其经济性、降低排放，各国在柴油机上的发展趋势都是将机械式柴油机逐步电控化。电控喷油系统也早就成为了国内外热门的研究课题，也是大家重点开发的对象。

电控燃油喷射系统，作为柴油机的神经网络，可以通过调节控制信号来控制柴油机的空燃比，使柴油机在最高的效率下运行，提高了缸内燃料的燃烧效率。电控喷油系统因为其较高的控制精度与灵活控制，应用在多种类型的柴油机中。它可以在各种工况下，通过控制喷油时间与喷油量等因素，让柴油机达到最佳的运行效率，从而达到提高经济性、降低排放的目的。一般电控喷油系统具有一下优点：

·具有稳定的且更高的喷射压力；

·根据不同的工况，调整不同的喷油压力或喷油时间等等参数；

·喷射定时和喷油持续期可以自由控制；

·高精度的油量控制；

·响应迅速。

电控喷油器作为电控喷油系统的重要组成部分，其动态响应对喷油器的喷油效率有着很大的影响，这也是评判性能的重要标准。相较于汽车使用的汽油机，船用柴油机使用的燃油品质偏低，这会导致柴油机的运行并不能像汽油机一般稳定。这也就需要柴油机拥有更好的安全性能，所以对电控喷油器的研究也是必要的，其结论能够对优化电控喷油器的设计提供技术参考。

国内外研究现状

因为起步时间的原因，国外很多大型企业已经有很成熟的电控喷油器系统：

（1）Bosch公司车用柴油机高压共轨喷油器

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