内燃机喷油系统的优化设计_邢洁林.pdf

内燃机与配件 w w w.n r j p j.c n内燃机喷油系统的优化设计邢洁林(江苏省陶都中等专业学校,江苏 宜兴 2 1 4 2 2 1)摘 要:内燃机喷油系统是现代汽车发动机的核心组成部分,其优化设计对发动机性能、燃油消耗和排放性能有着重要影响。本文以内燃机喷油系统的优化设计为研究对象,探讨了喷油系统的结构、喷油参数以及控制策略等方面的优化方法。通过实验数据分析和模拟仿真等手段,验证了优化设计的有效性,并给出了相应的优化建议,以期为内燃机喷油系统的设计和研发提供参考。关键词:内燃机;喷油系统;优化设计;结构;参数;控制策略 中图分类号:T K 4 2 8.9 文献标识码:A 文章编号:1 6 7 4-9 5 7 X(2 0 2 3)0 8-0 0 9 1-0 3O p t i m i z a t i o nD e s i g no fF u e l I n j e c t i o nS y s t e mf o r I n t e r n a lC o m b u s t i o nE n g i n eX i n gJ i e-l i n(J i a n g s uP r o v i n c i a lT a oC a p i t a lS e c o n d a r yP r o f e s s i o n a lS c h o o l,Y i x i n g2 1 4 2 2 1,C h i n a)A b s t r a c t:T h e f u e l i n j e c t i o ns y s t e mo f i n t e r n a l c o m b u s t i o ne n g i n e i st h ec o r ec o m p o n e n to fm o d e r na u t o m o-b i l ee n g i n e,a n d i t so p t i m a l d e s i g nh a sa n i m p o r t a n t i m p a c to ne n g i n ep e r f o r m a n c e,f u e l c o n s u m p t i o na n de m i s-s i o np e r f o r m a n c e.T h i sp a p e r t a k e s t h eo p t i m i z a t i o nd e s i g no f i n t e r n a l c o m b u s t i o ne n g i n e i n j e c t i o ns y s t e ma s t h er e s e a r c ho b j e c t,a n dd i s c u s s e s t h eo p t i m i z a t i o nm e t h o d so f t h e s t r u c t u r e,i n j e c t i o np a r a m e t e r s a n dc o n t r o l s t r a t e-g yo f t h e i n j e c t i o ns y s t e m.B ym e a n so f e x p e r i m e n t a l d a t aa n a l y s i sa n ds i m u l a t i o n,t h ee f f e c t i v e n e s so f o p t i m i z a-t i o nd e s i g n i s v e r i f i e d,a n dc o r r e s p o n d i n go p t i m i z a t i o ns u g g e s t i o n s a r eg i v e n,i no r d e r t op r o v i d e r e f e r e n c e f o r t h ed e s i g na n dd e v e l o p m e n to f i n t e r n a l c o m b u s t i o ne n g i n e f u e l i n j e c t i o ns y s t e m.K e yw o r d s:I n t e r n a l c o m b u s t i o ne n g i n e;F u e l i n j e c t i o ns y s t e m;O p t i m i z a t i o nd e s i g n;S t r u c t u r e;P a r a m e t e r s;C o n t r o l s t r a t e g y作者简介:邢洁林(1 9 6 8),男,江苏无锡人,汉族,高级讲师,研究方向为机电教学研究。1 引言内燃机喷油系统是现代汽车发动机中重要的燃油供应系统,其性能直接影响着发动机的工作效率、燃油经济性和环保性。随着汽车技术的不断进步,喷油系统也不断得到了改进和优化,以满足更高的性能和环保要求。本文旨在探讨内燃机喷油系统的优化设计,通过分析其结构、喷油参数和控制策略等方面,提出一些有效的优化建议,以期为内燃机喷油系统的设计和研发提供参考。2 喷油系统的结构内燃机喷油系统主要由喷油器、燃油泵、燃油滤清器、燃油压力调节器、燃油储存器等组成。其中,喷油器是喷油系统中最重要的部件之一,它直接控制着燃油的喷射量和喷射时间,对发动机的工作效率和排放性能有着重要影响。喷油器的结构形式主要有单点式和多点式两种,单点式喷油器一般安装在进气歧管上方,向各缸喷射燃油,而多点式喷油器则直接安装在各缸的进气道内,每个缸都有一个独立的喷油器。另外,燃油喷嘴是喷油器的一个重要组成部分,它是负责将燃油雾化成小颗粒,以便更好地混合空气后燃烧。燃油喷嘴的结构形式和喷孔大小会直接影响燃油的雾化效果和喷射量,因此需要根据实际情况进行选择和优化设计。除了喷油器之外,燃油泵也是喷油系统中的重要组成部分。它的主要作用是将燃油从燃油箱中抽取出来,并将其送至喷油器。燃油泵的结构形式有机械式和电子式两种,其中机械式燃油泵通过机械运动产生的压力来推动燃油,而电子式燃油泵则由电子控制单元控制燃油的流量和压力。此外,燃油滤清器的作用是过滤燃油中的杂质和污染物,防止其进入喷油器和发动机内部。燃油压力调节器则控制燃油的压力和流量,保证燃油的喷射量和喷射时间的稳定性。燃油储存器则用于储存燃油,并通过燃油泵将燃油送至喷油器。因此,从喷油系统的结构方面来讲,内燃机喷油系统的优化设计需要考虑多个因素,如燃油的种类、喷油器的结构形式和数量、燃油泵的类型和流量、燃油滤清器的过滤效果、燃油压力调节器的工作状态等。综合考虑这些因素,可以实现内燃机喷油系统的高效稳定工作,提高发动机的工作效率和排放性能。3 喷油参数的优化内燃机喷油系统中的喷油参数主要包括喷油量、喷油压力和喷油时间等。优化喷油参数可以有效提高发动机的工作效率和燃油经济性,同时也可以减少排放物的排放量。下面对喷油参数的优化方法进行分析。3.1 喷油量的优化喷油量是指喷油器在喷油时向缸内喷射的燃油量,它直接影响着发动机的动力性和燃油经济性。过多的喷油量会导致燃油过量燃烧,增加燃油消耗和排放物的排放量;而过少的喷油量则会影响发动机的动力性和性能稳定性。优化喷油量的方法主要包括以下几种:(1)调整喷油器的喷油量19DOI:10.19475/ki.issn1674-957x.2023.08.0322 0 2 3年第8期通过调整喷油器的结构和喷孔的大小、形状等来调整喷油量,以实现对发动机的控制。(2)优化燃油系统的压力和流量通过调整燃油泵和燃油压力调节器的参数来控制燃油的流量和压力,从而实现对喷油量的控制。其中喷油压力的计算参考如下:(3)采用先进的喷油技术如高压共轨喷油技术和直喷技术等,能够更加精准地控制喷油量和喷油时间,提高发动机的燃油经济性和性能稳定性。3.2 喷油压力的优化喷油压力是指燃油在喷油器内部的压力,它直接影响着喷油器的喷油量和喷油时间,从而影响着发动机的动力性和燃油经济性。优化喷油压力可以通过以下几种方法来实现:(1)调整燃油压力调节器的参数通过调整燃油压力调节器的参数,如弹簧力和调节阀的开度等,可以实现对喷油压力的控制。(2)采用高压共轨喷油技术高压共轨喷油技术能够提高喷油压力,并通过高精度的电子控制单元实现对喷油压力的精准控制,从而提高发动机的燃油经济性和性能稳定性。(3)采用直喷技术直喷技术能够将燃油喷射直接进入缸内,通过提高喷油压力和喷油速度,能够实现更加精准的喷油控制,从而提高发动机的燃油经济性和性能稳定性。3.3 喷油时间的优化喷油时间是指喷油器在喷油时喷油的持续时间,它直接影响着燃油的燃烧过程和发动机的动力性和燃油经济性。优化喷油时间可以通过以下几种方法来实现:(1)调整喷油器的喷孔形状和喷孔数目通过调整喷孔的形状和数目,可以控制喷油的角度和喷油时间,从而实现对喷油时间的控制。(2)采用高精度的电子控制单元高精度的电子控制单元能够更加精准地控制喷油器的喷油时间和喷油量,从而提高发动机的燃油经济性和性能稳定性。(3)采用先进的喷油技术如高压共轨喷油技术和直喷技术等,能够更加精准地控制喷油时间和喷油量,提高发动机的燃油经济性和性能稳定性。4 喷油系统的优化设计基于上述喷油参数的优化方法,可以实现对内燃机喷油系统的优化设计。在进行喷油系统的优化设计时,需要考虑到以下几个方面:(1)喷油器的选择在进行喷油系统的优化设计时,需要选择合适的喷油器。喷油器的选择应该考虑到发动机的排量、功率和工作条件等因素,并且应该具有较高的喷油精度和可靠性。(2)喷油泵的选择喷油泵是喷油系统中的核心部件,它的性能直接影响着喷油系统的性能和可靠性。在进行喷油系统的优化设计时,需要选择合适的喷油泵,应该考虑到发动机的排量、功率和工作条件等因素,并且应该具有较高的工作压力和稳定性。(3)喷油压力的控制喷油压力是喷油系统中最关键的参数之一,直接影响着喷油量和喷油时间。在进行喷油系统的优化设计时,需要控制喷油压力,并根据发动机的工作条件进行调整,从而实现最优的燃油经济性和性能稳定性。喷油压力:一般来说,燃油喷射的压力越高,喷射的燃油量就越大。燃油喷射压力的计算公式如下:P=(QK)/A其中,P为喷油压力,Q为每个喷嘴的燃油流量,K为燃油喷嘴的流量系数,A为喷嘴的截面积。(4)喷油时间的控制喷油时间是喷油系统中的另一个关键参数,直接影响着燃油的燃烧过程和发动机的动力性和燃油经济性。喷油时间与燃油喷射速度和喷油嘴的流量系数有关,燃油喷射速度计算公式:V=C A2 p/P其中,V为燃油喷射速度,C为喷油嘴的流量系数,A为喷油嘴的截面积,P为喷油压力,为燃油密度。喷油嘴的流量系数计算公式:C=Q/p P其中,C为喷油嘴的流量系数,Q为喷油嘴的喷油量,P为喷油压力,为燃油密度。在进行喷油系统的优化设计时,需要结合燃油喷射速度和喷油嘴的流量系数,控制喷油时间,并根据发动机的工作条件进行调整,从而实现最优的燃油经济性和性能稳定性。(5)油压传感器的选择与优化主要涉及到以下几个方面:油压传感器可以监测发动机油压的变化,并将这些数据发送到车辆的控制模块。在喷油控制中,油压传感器可以帮助确定燃油喷射的时机和喷射量。当发动机需要更多的燃料时,油压传感器会检测到油压的下降,并将这些信息传递给控制模块,以便控制模块可以增加喷油器的喷射量,确保发动机正常运行。优化油压传感器的灵敏度:传感器的灵敏度是指传感器输出信号的变化量与被测量变化量的比值。提高灵敏度可以采用以下方法:1)采用高灵敏度的传感器芯片;优化传感器的电路设计,减少电路噪声和温度漂移;优化传感器的机械结构设计,提高传感器对被测量物理量的响应度。2)优化传感器的可靠性:传感器的可靠性是指传感器在长期使用过程中保持稳定和精度的能力。采用以下方法优化:优化传感器的