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船用高压共轨喷油器设计及喷油量波动特性研究

摘要

高压共轨喷油器作为目前先进的高压共轨系统中的核心部件，其喷油过程中喷油

量的稳定性是实现柴油机稳定工作的关键，随着喷射压力要求的增大和动态响应特性

的加快，对喷油器的设计提出了更加严格的设计需求。因此，本文针对船用高压共轨

喷油器进行了设计和主喷油量波动特性的研究。

首先针对喷油器的设计中喷嘴结构、针阀偶件结构、控制室结构以及电磁阀参数

的概念设计方法进行了初步确定，在此基础上根据喷油器工作原理，进行了喷油器理

论模型和仿真模型的构建，并通过实验喷油规律和压力波动规律完成了仿真模型的校

核验证，随后利用该模型进行高速机共轨喷油器概念设计结果的评价。

其次开展了喷孔内流量提升技术的研究，完成了单喷孔和不均匀分布喷孔内气-液

两相燃油流动模型的校核验证，实现了高压共轨喷油器内部燃油流动模型的建立，并

分别通过增加喷孔入口倒角的设置，以及采用增大喷孔入口与出口直径差与喷孔长度

比值，即k系数的方法分别对喷油量的提升进行了研究，k系数为4时，顶部喷孔和底

0.870.83

部喷孔的流量系数已经分别达到和，实现了所研究喷油器的喷油规律与设计

需求相匹配的目标。

最后利用优化后的喷油器仿真模型开展主喷油量的波动特性研究，基于D-最优法

抽取的样本，针对多个特征结构参数进行响应面模型的构建，在此基础上确定了影响

喷油量的极显著单参数和交互参数，并基于此开展了极显著结构单参数和交互参数对

喷油量波动特性的研究。

关键词：高压共轨；喷油器设计；喷孔优化；动态喷射；喷油量波动

船用高压共轨喷油器设计及喷油量波动特性研究

Abstract

Highpressurecommonrailinjectoristhecorecomponentofadvancedhighpressure

commonrailsystematpresent.Thestabilityoffuelinjectionvolumeisthekeytorealizethe

stableoperationofdieselengine.Withtheincreaseofinjectionpressurerequirementsandthe

accelerationofdynamicresponsecharacteristics,thedesignoffuelinjectorhasbeenput

forwardmorestrictdesignrequirements.Therefore,thedesignofMarinehighpressure

commonrailinjectorandthefluctuationcharacteristicsofmainfuelinjectionarestudiedin

thispaper.

Firstly,theconceptualdesignmethodofnozzlestructure,needlevalvecouplestructure,

controlroomstructureandsolenoidvalveparametersinthedesignoffuelinjectorwas

preliminativelydetermined.Onthisbasis,accordingtotheworkingprincipleoffuelinjector,

thetheoreticalmodelandsimulationmodeloffuelinjectorwereconstructed,andthe

simulationmodelwasverifiedbyexperimentalfuelinjectionrateandpressurefluctuationlaw.

Thenthemodelwasusedtoevaluatetheconceptualdesignr