多孔喷油器的建模与仿真

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1、多孔喷油器的建模与仿真缸内直喷汽油机用多孔喷油器的建模与仿真摘要汽车燃油喷射系统是一个十分复杂的综合系统它包含机械、液压、电子、控制等系统在内。通过运用AVL-Hydsim软件对对多孔喷油器进行建模仿真，可以通过改变此缸内直喷多孔喷油器的不同参数来模拟不同参数下的喷油器的工作状况。从而得出喷孔直径、控制活塞质量等等对喷嘴压力等的影响。本文参考了高压共轨喷油器的模型，从多孔喷油器的自身到燃油供给系统进行了相关分析，对喷油器的结构、工作原理和应用进行了详细说明。利用以上理论对多孔喷油器进行分析，使用AVL-Hydsim软件

2、进行建模并分析其喷油特性与流通特性。关键词：缸内直喷、高压共轨、多孔喷油器、喷油特性、流通特性第30页共31页目录1绪论11.1缸内直喷汽油机概述11.2缸内直喷汽油机高压供油系统的发展历程21.3直喷汽油机喷油器发展现状31.4本课题研究目的和意义51.5本课题的研究内容62汽油燃油供给系统72.1汽油机燃油供给系的结构72.2喷油器的结构和工作原理72.2.1喷油器的分类72.2.2喷油器的结构92.2.3喷油器的原理92.2.4喷油器的功用103喷油器各项参数的确定113.1喷孔总截面积的计算113.2喷孔直径与

3、孔数的确定133.3多孔喷油嘴的最小流通截面的确定133.4针阀关闭时间的计算143.5喷油量的计算153.6喷孔夹角布局设计164直喷汽油机用多孔喷油器建模仿真174.1模型的建立174.2边界条件的设置184.3仿真结果分析25总结27参考文献28致谢30第30页共31页1绪论自从1994年日本三菱公布它的装有缸内直喷汽油机（GDI）的汽车生产成功并且上市销售，GDI发动机的研究便在世界范围内得到了很大的重视。各个汽车公司以及发动机厂商都致力于对其的研究和开发，到现在国内外已有不少的汽车公司制造除了较为成熟的产品。

4、20世纪50年代德国的Benz3000SL燃烧系统、60年代的MAN-FM系统,70年代美国Texaco的TCCS系统和Ford的PROCO系统就曾经采用过。由于当时内燃机技术水平的限制和尚未有电控喷射手段等原因,开发的发动机性能和排放并不很理想,所以没有得到实际的应用。在当前能源危机以及排放法规越来越严格的情况下，GDI发动机因为其诸多的优势，正受到越来越多人们的青睐，并被认为是现在最具潜力的发动机之一。1.1缸内直喷汽油机概述缸内直喷汽油机的主要特点：1．可实现分层稀燃，与传统进气道喷射式汽油机相比压缩比提高了0．

5、5～1个单位，大大提高了发动机的热效率；2．缸内直喷汽油机能直接将燃油喷射到气缸中，发动机负荷的控制通过喷入气缸的油量来控制。这种调节方式使其在中小负荷下不需要节气门来限制油量，大大减少了发动机在某些负荷工况下在换气过程中的泵吸损失，降低油耗15％～20％[2]；3．将燃油喷在进气道中的汽油机叫做进气道喷射汽油机，缺点是喷射和油气良好混合之间存在一定的不足，原因由于部分燃油黏附在进气道表面；而缸内直喷汽油机是将燃油直接喷入缸内，发动机瞬态响应好，并且在冷启动时消耗燃油少，如图1.1所示；此外，燃油直接喷入缸内进行燃烧，

6、冷机启动时HC排放可降低30％左右；4．由于燃油直接喷入气缸，所以直喷汽油机可以很好的实现对缸内混合气的精确控制，从而提高各缸的燃烧一致性，降低燃烧的循环变动；5．混合气同时被燃烧室壁和活塞加热，从而这一部分循环热量被利用而并非传给冷却水，循环热量的利用更加合理，有效降低了传热损失，提高了热效率；第30页共31页6．在压缩过程中喷入缸内的燃油蒸发可从空气中吸热使混合气温度降低，可以减小汽油机的爆震倾向；7．进气过程中，汽油油滴蒸发吸热从而降低了混合气的温度，大大提高了充气效率：图1.1不同环境温度下，GDI和PFI发动

7、机冷启动时所需燃油量的比1.2缸内直喷汽油机高压供油系统的发展历程直喷汽油机供油系统在早期主要以柴油机技术为基础，聚用机械直列泵供油，喷油贯穿度很高，容易将油喷射到活塞顶和气缸壁上，造成未燃HC排放增加。同时，由于喷油器的制造工艺较为落后，喷油器所喷射的油束太过紧密，雾化效果差并且油气混合效果也并不理想，这就会使得HC以及CO的排放很高，从而空气的可利用率合有效输出效率都不是很理想。缸内直喷汽油机最核心的部分是总成高压供油系统，它能够直接影响雾化也能够影响缸内的燃烧过程。高压油泵、高压油管、喷油器、油轨和油压传感器等是

8、高压供油系统的主要组成部分。第30页共31页1.凸轮轴2.喷油嘴3.汽油压力调节阀4.高压油泵5.汽油低压传感器6.低压油管7.高压油管8.压力限制阉9.汽油高压传感器图1.2大众FSI发动机高压供油系统结构[3]高压燃油供给系统的主要目的是为各种发动机运行工况提供良好的喷雾。部分负荷时采用分层燃烧的缸内直喷汽油机，燃油供给系统必