gtsuite的柴油机高压共轨系统(附件)
随着能源与环境要求的日益苛刻，作为改善柴油机排放和燃油经济性关键技术之一的高压共轨喷射系统要能发挥出更好的作用。高压共轨燃油喷射系统中共轨管内目标压力建立时间及压力波动对其性能有重要影响。本文首先对柴油机共轨系统的一般结构和工作过程进行说明，然后进一步从理论上阐述了压力波动量和柴油机共轨压力建立时间及共轨管容积关系。在GT-suite软件中搭建了四缸高压共轨系统仿真模型对上述三个参数进行仿真计算。结果表明，共轨目标压力越大、共轨管容积越小，轨压变动幅度越大。在本文所选取的共轨管容积值中，当容积为52.02ml时可兼顾共轨管内压力波动小、轨压建立时间短的要求，因此选择优化共轨管容积为52.02ml。关键词 高压共轨，共轨管容积，GT-SUITE，轨压波动，轨压建立时间
目 录
1 绪论 2
1.1 课题研究背景和意义 2
1.2 国内外研究现状 2
1.3 论文研究内容 5
2 柴油机高压共轨系统结构与原理 5
2.1 概述 5
2.2 博世高压共轨系统CRSN318 6
3 共轨管容积与压力建立时间及波动量的关系 10
3.1 轨压建立时间和共轨管容积的关系 10
3.2 压力变化量和共轨管容积的关系 11
4 仿真模型建立及结果分析 12
4.1 GT Suite软件介绍 12
4.2 建立仿真模型 13
4.3 仿真试验方法与内容 18
4.4 仿真结果与分析 18
总结 23
致谢 24
参考文献 25
1 绪论
1.1 课题研究背景和意义
3年后，中国汽车的总量会大于2亿辆，车辆占全国能源消耗量的比重会更大。2011年，中国54%的石油依靠进口，全国石油使用量的66%，被内燃机占据[1]。内燃机数量巨大，耗油惊人，对自然环境同样造成了巨大的影响。在世界上的许多城市里，汽车排放出的尾气是城市大气污染的主要罪魁祸首之一，为了解决或者缓解以上问题，研究内燃机的专家、工程师在不断地探索着新的方法新的技术来减少内燃机的排放，提供 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
内燃机的效率。
高压共轨燃油喷射对于柴油机减少污染废气排放、提高燃烧效率有着积极的影响。随着经验的不断积累、技术的不断进步，现在对柴油机高压共轨燃油喷射系统性能的要求也越来越高。燃油的喷射压力不断提高，一次循环内喷油次数不断增多而且每次喷射的喷油量控制越来越精确。
达到目标轨压的建立时间及共轨管内压力变化对高压共轨系统性能有很大影响。本文拟选取共轨管这一高压共轨系统重要组成部件进行优化设计。明确高压共轨管容积和目标轨压的建立时间及共轨管内压力变化之间的关系，在GTSUITE软件中搭建四气缸柴油机高压共轨喷射系统模型，然后运行计算，运行后得出高压共轨管容积和目标轨压的建立时间及共轨管内压力变化之间相互影响的结果，由此分析得出共轨管容积的优化值，从而提高高压共轨燃油喷射系统的性能。同时学习掌握柴油机高压共轨系统优化设计的一般理论和方法。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1997年，德国博世公司开始大规模生产制造高压共轨系统，从那时起，柴油机领域的公司陆续研发制造出许多不同结构形式的高压共轨系统[2]。汽车零部件巨头公司电装、博世及德尔福各自研发出ECDU2式高压共轨燃油喷射系统、共轨式燃油喷射系统和MultecDCR高压共轨喷射系统。
在全球共轨系统领域技术领先的德国博世，已经研发了第四代的高压共轨系统。我国内燃机使用的共轨燃油喷射系统有超过一半都是来自博世公司。最早的一代高压共轨燃油喷射系统，喷油的最高压力为135MPa，高压输油泵始终输出最大的压力值，因此使柴油的温度升高、能量损失严重。随后推出的二代高压共轨燃油喷射系统最大喷油压力增加了25MPa达到160MPa[3]。高压输油泵提供的高压燃油的压力值可以变化来配合柴油机不同的工况，从而减少能量浪费。主喷射之外又增加了后续喷射和提前喷射。执行器为压电晶体的喷油器出现在了其三代高压共轨燃油喷射系统中。和传统的电磁阀执行器比起来，压电晶体控制的开关功能很准确而且快速，时间滞后几乎不存在。喷油的控制变得更加精确，喷油压力进一步提高达到了180MPa[4]。更精确的控制、更高的喷油压力下，使排放的废气变得更加干净，可以轻松满足欧IV的排放标准，使用性能很好。但是随着人们对能源、环境问题的关注，在全球范围内废气排放的标准日益严格。在这种形式下，德国博世研发了最新一代的高压共轨系统，最新一代系统的喷油压力还会增加，甚至可以达到200MPa以上[5]，系统中喷油器拥有两个输油路线，因此可以实现两种不同状态的燃油喷射，而且喷油器的喷嘴形状是可以变化的，能够适应柴油机更多的工况，进一步提高柴油机的整体性能。
ECDU2系列高压共轨燃油喷射系统为电装开发，其最初一代的喷油压力在130145MPa范围内[6]。ECDU2高压共轨系统第二代的喷油压力提高到180MPa左右，使燃油雾化更好。在一个发动机工作循环内喷射次数可以多达5次，在主喷射之外还有先导喷射、预喷射、后喷射、延迟喷射，多次喷油的时间间隔最短可以达到0.4 ms。精度高、多次喷油是二代系统的显著特点。该系统在我国应用较广。和德国博世一样，带有压电晶体执行器的喷油器出现在了电装的三代ECDU2高压共轨系统上，控制更加精确，性能进一步提高，系统最高喷油压力值甚至超过了200MPa。现在，日本电装该公司正在研发其最新一代也就是四代高压共轨系统，最大喷油压力可能还会增加。
MultecDCR高压共轨燃油喷射系统为德尔福开发，最高喷油压力值也很高，该系统中使用的传统电磁阀式执行器的喷射器可以实现平衡、反馈的控制，开关准确快速，喷油量控制精确，一个发动机工作循环也可以多次喷油。MultecDCR高压共轨燃油喷射系统的适应性广泛，在许多不同种类的内燃机中成功实现匹配使用[7]。2008年，直接驱动式高压共轨燃油喷射系统第一次被德尔福成功开发并生产出来,它是压电晶体直接驱动针阀的开启和关闭，从而控制喷油器的喷射。这种控制形式使燃油喷射量的控制更加精确，同时提高了喷油的速度。控制更加灵活精确的高压共轨燃油喷射系统德尔福仍在持续不断地努力研发中。
目 录
1 绪论 2
1.1 课题研究背景和意义 2
1.2 国内外研究现状 2
1.3 论文研究内容 5
2 柴油机高压共轨系统结构与原理 5
2.1 概述 5
2.2 博世高压共轨系统CRSN318 6
3 共轨管容积与压力建立时间及波动量的关系 10
3.1 轨压建立时间和共轨管容积的关系 10
3.2 压力变化量和共轨管容积的关系 11
4 仿真模型建立及结果分析 12
4.1 GT Suite软件介绍 12
4.2 建立仿真模型 13
4.3 仿真试验方法与内容 18
4.4 仿真结果与分析 18
总结 23
致谢 24
参考文献 25
1 绪论
1.1 课题研究背景和意义
3年后，中国汽车的总量会大于2亿辆，车辆占全国能源消耗量的比重会更大。2011年，中国54%的石油依靠进口，全国石油使用量的66%，被内燃机占据[1]。内燃机数量巨大，耗油惊人，对自然环境同样造成了巨大的影响。在世界上的许多城市里，汽车排放出的尾气是城市大气污染的主要罪魁祸首之一，为了解决或者缓解以上问题，研究内燃机的专家、工程师在不断地探索着新的方法新的技术来减少内燃机的排放，提供 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
内燃机的效率。
高压共轨燃油喷射对于柴油机减少污染废气排放、提高燃烧效率有着积极的影响。随着经验的不断积累、技术的不断进步，现在对柴油机高压共轨燃油喷射系统性能的要求也越来越高。燃油的喷射压力不断提高，一次循环内喷油次数不断增多而且每次喷射的喷油量控制越来越精确。
达到目标轨压的建立时间及共轨管内压力变化对高压共轨系统性能有很大影响。本文拟选取共轨管这一高压共轨系统重要组成部件进行优化设计。明确高压共轨管容积和目标轨压的建立时间及共轨管内压力变化之间的关系，在GTSUITE软件中搭建四气缸柴油机高压共轨喷射系统模型，然后运行计算，运行后得出高压共轨管容积和目标轨压的建立时间及共轨管内压力变化之间相互影响的结果，由此分析得出共轨管容积的优化值，从而提高高压共轨燃油喷射系统的性能。同时学习掌握柴油机高压共轨系统优化设计的一般理论和方法。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1997年，德国博世公司开始大规模生产制造高压共轨系统，从那时起，柴油机领域的公司陆续研发制造出许多不同结构形式的高压共轨系统[2]。汽车零部件巨头公司电装、博世及德尔福各自研发出ECDU2式高压共轨燃油喷射系统、共轨式燃油喷射系统和MultecDCR高压共轨喷射系统。
在全球共轨系统领域技术领先的德国博世，已经研发了第四代的高压共轨系统。我国内燃机使用的共轨燃油喷射系统有超过一半都是来自博世公司。最早的一代高压共轨燃油喷射系统，喷油的最高压力为135MPa，高压输油泵始终输出最大的压力值，因此使柴油的温度升高、能量损失严重。随后推出的二代高压共轨燃油喷射系统最大喷油压力增加了25MPa达到160MPa[3]。高压输油泵提供的高压燃油的压力值可以变化来配合柴油机不同的工况，从而减少能量浪费。主喷射之外又增加了后续喷射和提前喷射。执行器为压电晶体的喷油器出现在了其三代高压共轨燃油喷射系统中。和传统的电磁阀执行器比起来，压电晶体控制的开关功能很准确而且快速，时间滞后几乎不存在。喷油的控制变得更加精确，喷油压力进一步提高达到了180MPa[4]。更精确的控制、更高的喷油压力下，使排放的废气变得更加干净，可以轻松满足欧IV的排放标准，使用性能很好。但是随着人们对能源、环境问题的关注，在全球范围内废气排放的标准日益严格。在这种形式下，德国博世研发了最新一代的高压共轨系统，最新一代系统的喷油压力还会增加，甚至可以达到200MPa以上[5]，系统中喷油器拥有两个输油路线，因此可以实现两种不同状态的燃油喷射，而且喷油器的喷嘴形状是可以变化的，能够适应柴油机更多的工况，进一步提高柴油机的整体性能。
ECDU2系列高压共轨燃油喷射系统为电装开发，其最初一代的喷油压力在130145MPa范围内[6]。ECDU2高压共轨系统第二代的喷油压力提高到180MPa左右，使燃油雾化更好。在一个发动机工作循环内喷射次数可以多达5次，在主喷射之外还有先导喷射、预喷射、后喷射、延迟喷射，多次喷油的时间间隔最短可以达到0.4 ms。精度高、多次喷油是二代系统的显著特点。该系统在我国应用较广。和德国博世一样，带有压电晶体执行器的喷油器出现在了电装的三代ECDU2高压共轨系统上，控制更加精确，性能进一步提高，系统最高喷油压力值甚至超过了200MPa。现在，日本电装该公司正在研发其最新一代也就是四代高压共轨系统，最大喷油压力可能还会增加。
MultecDCR高压共轨燃油喷射系统为德尔福开发，最高喷油压力值也很高，该系统中使用的传统电磁阀式执行器的喷射器可以实现平衡、反馈的控制，开关准确快速，喷油量控制精确，一个发动机工作循环也可以多次喷油。MultecDCR高压共轨燃油喷射系统的适应性广泛，在许多不同种类的内燃机中成功实现匹配使用[7]。2008年，直接驱动式高压共轨燃油喷射系统第一次被德尔福成功开发并生产出来,它是压电晶体直接驱动针阀的开启和关闭，从而控制喷油器的喷射。这种控制形式使燃油喷射量的控制更加精确，同时提高了喷油的速度。控制更加灵活精确的高压共轨燃油喷射系统德尔福仍在持续不断地努力研发中。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/qcgc/1206.html
