汽油发动机喷油器结构改进设计
基于FLUENT的柴油机喷油嘴结构改进与数值分析

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0 前 言
众 所 周 知 ,柴 油 机 燃 油 喷 射 系 统 是 柴 油 机 的 “ 脏 ”部位 ,它 的性 能好 坏及 可靠性 高低 直接 影 心 响 到 柴 油 机 性 能 和 工 作 可 靠 性 。 随 着 柴 油 机 向节 能 、低 排 放 的方 向发 展 , 柴 油机 燃 油 喷射 系统 高 对 压 、高 喷 射 速 率 的要 求 更 加 苛 刻 。 与 此 同 时 ,高
Ke r s d e e n i e n e l a t r e d me so a u d c lu a in i r v d d sg ywo d : is l gn ; e d e ;h e - i n i n l i ac l t ; e l f o mp o e e in
燃气轮机喷油系统的结构设计与改进

燃气轮机喷油系统的结构设计与改进近年来,随着科技的飞速发展和能源需求的不断增长,燃气轮机作为一种高效、低污染、低排放的动力装置被广泛运用于许多领域。
而燃气轮机的核心部件之一——喷油系统的结构设计与改进,对于提高轮机的可靠性、效率和性能至关重要。
一、燃气轮机喷油系统的基本原理燃气轮机喷油系统的基本原理是将燃料喷入燃烧室内与空气混合并点火燃烧,产生高温高压气体推动轮机转动。
喷油系统主要包括燃油供应系统、喷油器和控制系统三大部分。
燃油供应系统负责向喷油器提供稳定的燃料,并在需要时将多余的燃料送回储存器。
喷油器则是将燃料均匀地雾化、喷入燃烧室,并在短时间内让燃料完全燃烧,同时具备良好的冷却能力。
控制系统则负责监测并控制燃油的流量、温度、压力等参数,以及喷油器的喷油时间和数量等,确保燃烧过程的稳定性和燃油的经济性。
二、燃气轮机喷油系统存在的问题尽管燃气轮机喷油系统已经得到了长足发展,但仍存在着一些问题。
例如,喷油器喷出的油雾粒径、角度和速度等参数难以满足燃烧室内的需求,导致燃烧不完全或产生过多的污染物;燃油供应系统的稳定性和精度有待提高,容易引起不必要的能量损失和轮机故障;控制系统的反应速度和精度也需要进一步提高,以保证燃烧过程的可控性和安全性。
三、燃气轮机喷油系统的结构设计与改进为了解决上述问题,燃气轮机喷油系统的结构设计和改进需要从以下几个方面进行考虑。
(一)喷油器的结构优化喷油器的结构参数对于燃气轮机喷油系统的性能、效率和可靠性影响非常大。
因此,对于喷油器的喷油角度、孔径、喷口形状等参数进行优化非常重要。
例如,采用倾斜式的喷油器可使喷油角度更准确、均匀,从而提高燃烧效率。
同时,选用精细的加工工艺,保证喷孔的精度、表面光滑度和耐磨性,有助于提高油雾粒径的均匀度和稳定性。
(二)燃油供应系统的改进燃油供应系统的稳定性和精度对轮机的运行稳定性和能效有着至关重要的影响。
因此,在供应系统的设计和制造过程中,需要采用先进的流量控制技术和高精度的传感器,以确保燃料供应的平稳、精准和稳定。
汽油发动机喷油器结构改进设计

汽油发动机喷油器结构改进设计
梁亮;邵扬
【期刊名称】《内燃机工程》
【年(卷),期】2010(031)001
【摘要】为进一步提高电控喷油器的工作性能,尤其是电磁响应性能和喷射雾化性能,以阀芯动力学模型为基础,利用Star-CD流体动态模拟软件进行燃油动态模拟分析,对底座结构设计进行了改进,增加燃油在喷口前的横向流动趋势,容易产生流动涡旋,改善了燃油雾化性能.优化阀芯结构可以提高喷油器的电磁响应性能.改进前后喷油器的性能测试对比试验结果表明:改进后的喷油器电磁响应时间缩短了0.3ms,燃油索特平均直径由95μm降至65μm,有利于排放性能的改善.以球阀结构代替针阀结构,激光焊接工艺代替精密磨削,不但提高了生产效率,还能降低制造成本.
【总页数】4页(P56-59)
【作者】梁亮;邵扬
【作者单位】泛亚汽车技术中心有限公司,上海,201201;长春理工大学,长
春,130022
【正文语种】中文
【中图分类】TK413.8
【相关文献】
1.汽油发动机喷油器的检测方法 [J], 李进;乔华栋;赵巍
2.电控汽油发动机喷油器的检查 [J], 刘正东
3.汽油发动机电控喷油器结构改进设计 [J], 卢学健;张振东;郭辉
4.汽油发动机的喷油器故障及维护 [J], 唐丽玲
5.新型汽油发动机喷油器 [J],
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汽油机电控喷油器的结构改进研究

主题 词 : 电控 喷油器
钢 球 阀座
结构设 计
生产 效 率
中图分类 号 : U 4 6 4 . 1 3 6 文献 标识 码 : A 文章 编号 : 1 0 0 0 — 3 7 0 3 ( 2 0 1 3 ) 0 3 — 0 0 2 1 — 0 4
Re s e a r c h o n S t r u c t u r a l I mp r o v e me n t o f Ga s o l i n e El e c t r o n i c
的 内部 流 场 进 行分 析 验 证 。 结果表 明, 改 进 后 的钢 球 阀 座 结 构 能满 足 喷油 器 的流 量 特 性 要 求 。 且 实 际加 工 试 验 表 明 ,
新 型 钢 球 阀 座 结构 更 适 用 于 批 量 化 生 产 . 机械加工周期缩短 9 . 5 %. 在 满 足性 能前 提 下 提 高 了生 产效 率 。
C o n t r o l I n j e c t o r
S o n g Z h i g a n g , Z h a n g Z h e n d o n g , C h e n g Q i a n g , G u o H u i
( Un i v e r s i t y o f S h a n g h a i f o r S c i e n c e a n d Te c h n o l o g y)Байду номын сангаас
【 A b s t r a c t ] I n o r d e r t o f u r t h e r i m p r o v e t h e p r o d u c t i o n e ic f i e n c y o f e l e c t r o n i c c o n t r o l i n j e c t o r , t h i s a t r i c l e a n a l y z e s
燃气轮机喷油系统的结构设计与改进

燃气轮机喷油系统的结构设计与改进首先,燃气轮机喷油系统的结构设计应满足以下几个基本要求:1.燃油供给稳定性:燃气轮机运行时需要稳定的燃油供给,以确保燃烧过程的稳定性和高效性。
因此,燃油泵的设计应考虑燃油供给的稳定性和可靠性,以及泵的流量和压力特性的匹配。
2.喷油器的均匀性:燃油喷嘴是燃气轮机喷油系统中最关键的部件之一、喷油器的设计应确保燃油的均匀喷射,以充分混合燃料和空气,实现燃烧的充分和高效,提高燃气轮机的热效率。
3.控制性能:喷油控制装置对燃气轮机的启动、调节和停机过程起着关键作用。
因此,喷油控制装置的设计应考虑燃油供给的准确性和响应性,以实现对燃气轮机功率输出的精确控制。
在现有燃气轮机喷油系统的基础上,可以通过以下几种方式进行改进:1.优化喷油器结构:通过改进喷油器的结构设计,提高喷油器的喷射性能和均匀性。
例如,采用多孔隙喷油器可以实现更细腻的喷雾,提高燃料和空气的混合效果;采用自动控制技术,实现喷油器的高精度控制,提高燃油的使用效率。
2.优化泵的设计:通过改进燃油泵的结构和工艺,提高泵的流量和压力特性的匹配,并减小泵的振动和噪声。
例如,采用双螺杆泵可以提高泵的效率和稳定性;采用声学设计和材料的改进,可以减小泵的振动和噪声。
3.引入智能化控制技术:通过引入智能化控制技术,优化喷油系统的控制策略,提高燃气轮机的运行效率和控制精度。
例如,采用模糊控制、PID控制等先进控制算法,可以实现对燃气轮机输出功率的精确控制和自适应调节。
综上所述,燃气轮机喷油系统的结构设计与改进是提高燃气轮机性能和寿命的关键。
通过优化喷油器结构、泵的设计和引入智能化控制技术,可以提高燃烧效率、减小能耗和排放,并提高燃气轮机的可靠性和稳定性。
在未来的发展中,燃气轮机喷油系统将继续向着更高效、更安全、更环保的方向进行改进和优化。
喷油器检修教案百度爱采购范例

喷油器检修教案百度爱采购一、教学内容本节课的教学内容主要依据《汽车维修技术》教材第四章“发动机燃油喷射系统”中的第3节“喷油器的结构与检修”。
详细内容包括喷油器的构造、工作原理、常见故障及其检修方法。
二、教学目标1. 理解喷油器的工作原理和构造,掌握喷油器的检修方法。
2. 学会使用相关工具和仪器进行喷油器的检测与维修。
3. 培养学生的实际操作能力和解决问题的能力。
三、教学难点与重点教学难点:喷油器的拆装与检测方法,故障诊断与排除。
教学重点:喷油器的工作原理、构造以及检修流程。
四、教具与学具准备1. 教具:喷油器实物、拆装工具、检测仪器、示教板。
2. 学具:每组一套喷油器拆装工具、检测仪器。
五、教学过程1. 实践情景引入(5分钟)通过展示一台存在喷油器故障的发动机,让学生了解喷油器在实际工作中的重要性。
2. 理论知识讲解(10分钟)讲解喷油器的构造、工作原理。
分析喷油器故障的原因及其检修方法。
3. 例题讲解(10分钟)以一个实际案例为例,讲解喷油器故障诊断与排除的过程。
4. 随堂练习(10分钟)学生分组进行喷油器拆装与检测的练习,教师进行指导。
5. 操作演示(15分钟)教师演示喷油器的拆装、检测流程,强调注意事项。
6. 实际操作(15分钟)学生根据所学知识,分组进行喷油器的拆装、检测操作。
六、板书设计1. 喷油器构造及工作原理2. 喷油器故障原因及检修方法3. 喷油器拆装、检测流程七、作业设计1. 作业题目:喷油器故障诊断与排除案例分析。
答案:根据所学知识,分析案例中喷油器故障的原因,并给出排除方法。
2. 作业题目:简述喷油器的工作原理及构造。
答案:学生需用自己的语言描述喷油器的工作原理及构造。
八、课后反思及拓展延伸3. 拓展延伸:学习其他发动机燃油喷射系统的检修方法,提高综合能力。
重点和难点解析1. 喷油器的拆装与检测方法2. 喷油器故障诊断与排除3. 实际操作过程中的安全与规范一、喷油器的拆装与检测方法1. 拆装:在拆装喷油器之前,要确保发动机处于熄火状态,并断开负极电池线,以确保安全。
柴油机燃油喷射系统的优化设计

柴油机燃油喷射系统的优化设计柴油机作为一种高效的内燃机,广泛应用于汽车、船舶和发电机等领域。
而其中一个重要的组成部分就是燃油喷射系统。
燃油喷射系统的设计优化对于柴油机的性能和效率具有重要影响。
本文将探讨柴油机燃油喷射系统的优化设计。
柴油机的燃油喷射系统主要由喷油器、高压油泵、高压油管以及喷油嘴等组成。
其基本原理是将高压油泵提供的高压燃油通过喷油器喷射到燃烧室内,与空气混合后进行燃烧。
因此,燃油喷射系统的设计要考虑如何实现高效、均匀的燃油喷射。
首先,燃油喷射系统的优化设计应该考虑燃油的喷射压力。
燃油的喷射压力直接影响燃油的喷射速度,进而影响燃烧的效率和噪音的产生。
过低的喷射压力会导致燃油无法达到预期的喷射速度,造成燃烧不完全和动力不足;而过高的喷射压力则会增加噪音和机械磨损。
因此,燃油喷射系统的优化设计应在兼顾能量利用和噪音控制的基础上确定适合的喷射压力。
其次,燃油喷射系统的优化设计还应考虑喷油器的工作性能。
喷油器的工作性能直接关系到燃油喷射的质量和稳定性。
在柴油机工作过程中,喷油器需要能够准确地控制燃油的喷射量和喷射角度。
喷射量的准确控制可以实现燃油的经济使用和排放的控制,而喷射角度的准确控制则可以实现燃油的均匀混合和燃烧的均匀性。
因此,燃油喷射系统的优化设计要求喷油器具备高精度、高可靠性和高稳定性的工作性能。
另外,燃油喷射系统的优化设计还可以考虑喷油嘴的结构和材料。
喷油嘴是燃油喷射系统中的关键组件之一,对燃油的喷射效果和燃烧的效率起着重要作用。
通过优化喷油嘴的结构设计,可以实现燃油喷射的均匀性和燃烧的充分性,提高柴油机的功率和经济性。
同时,选择适合的喷油嘴材料也能提高其耐磨性和耐腐蚀性,延长使用寿命,减少维修成本。
另外,燃油喷射系统的优化设计还应考虑喷油策略和控制方法。
喷油策略和控制方法的优化可以提高柴油机的燃油经济性和动力性能。
例如,利用多级喷油和预喷射技术可以实现燃油的细分和完全燃烧,提高燃油的利用率和排放的控制;同时,利用智能控制技术可以实时监测和调整燃油喷射系统的工作状态,提高燃油喷射的精度和稳定性。
喷油器的拆装与调整

封性能。
研磨或更换针阀偶件
03
对于磨损严重的针阀和密封面,可以进行研磨修复或更换新的
针阀偶件。
预防措施建议
使用优质燃油
选择品质好的燃油,可以减少喷油嘴堵塞的 风险。
避免发动机长时间高温运行
注意发动机的散热系统是否正常工作,避免 发动机长时间高温运行。
定期清洗油路
定期清洗发动机油路,可以去除油路中的杂 质和胶质,保持油路畅通。
准备所需工具和材料,如扳手、螺丝 刀、密封胶等。
检查喷油器型号和规格,确保与发动 机匹配。
安装过程详解
将喷油器插入到发动机的燃油 分配管中,确保喷油器与分配
管紧密配合。
使用扳手或螺丝刀固定喷油器 ,注意不要过紧或过松。
连接喷油器的电线插头,确保 插头与插座牢固连接。
在喷油器与分配管连接处涂抹 密封胶,防止燃油泄漏。
发动机高温
发动机长时间高温运行, 容易导致喷油嘴内部的密 封件老化、变形,从而引 起泄漏和堵塞。
磨损
喷油嘴长时间工作,内部 的针阀和密封面会逐渐磨 损,导致喷油量不准确和 泄漏。
针对性处理措施介绍
清洗喷油嘴
01
对于堵塞的喷油嘴,可以使用专业的清洗剂进行清洗,以去除
内部的杂质和胶质。
更换密封件
02
对于老化和变形的密封件,需要及时更换,以保证喷油嘴的密
定期检查和更换密封件
定期对喷油嘴的密封件进行检查和更换,以 保证其密封性能。
06
总结回顾与拓展延伸
关键知识点总结回顾
喷油器的基本构造和工作原理
喷油器是燃油喷射系统中的重要部件,由电磁线圈、针阀、喷孔等构成。当电磁线圈通电 时,产生磁场吸引针阀开启,燃油经过喷孔喷出。
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万方数据
2010年第1期内燃机工程・57・
部件的性能已经成为汽车研究领域内的一个主要研究方向。
在国内对柴油喷油器的设计改进[6曲]已经得到了重视,对于汽油喷油器的改进研究也在进一步开展。
从设计角度说,喷油器的改进设计工作主要包括电磁结构和机械结构两部分。
电磁结构部分主要是改变电磁线圈安匝数和磁隙大小,提高电磁吸力来增强喷油器的电磁响应性能。
喷油器内部机械结构决定着喷油器的过渡响应时间、喷射角度、喷射形式和雾化效果等关键因素[103。
本文的主要工作着重于喷油器机械结构的改进方面,利用Star-CD流体动力学模拟软件分析了不同阀芯底座结构对喷油器喷射性能的影响,并依据模拟分析结果,对喷油器的结构进行了改进设计研究。
1喷油器结构改进模拟分析
在喷油器阀芯动力学模型的基础上‘11],可以通过缩短喷针的长度以及将衔铁和喷针做成中空结构来优化阀芯结构。
在进行部件结构改进前,利用Star-CD软件进行流体动态模拟分析,结果如图1所示。
(b)喷射截面模拟分析结果
图1阀芯结构改进模拟分析
从图1a的模拟分析结果可以看出:改进设计的阀芯与阀座侧面之间的间隙成为球面圆弧的一部分,其结构变得狭长细小,球阀与喷孔板之间的空间加大,为紊流的生成提供了条件。
A-A截面处的放大可以看出:改进设计后涡旋紊流形成的趋势明显高于改进前。
这种涡旋紊流的产生直接影响到雾化的效果,试验证实不稳定的涡旋紊流产生的喷射雾化油滴小于常规流态下的雾化油滴。
从图1b中可以清晰地看到:在同一时刻(2.75ms)时,改进后的喷射截面积大于改进前,说明喷油器的阀芯响应时间得到了加强。
2喷油器的结构改进
计算机模拟仿真分析结果得出:使燃油产生涡旋紊流的底座结构喷射出的燃油雾化效果更好,质量轻的阀芯结构有利于提高喷油器的响应时间。
根据上述模拟仿真结果,对喷油器的阀芯和底座结构进行了改进,用球阀代替需要多道磨削加工的细长针阀,将其实心结构改为中空结构。
改进前后的燃油流向如图2所示。
燃油喷射方向
(a)改进前
燃油喷射方向
(b)改进后
图2改进前后喷油器端头结构及燃油流向由图2可以看出:改进后的结构使燃油加强了横向流动趋势,燃油流动形式由原来的纵向流动趋势为主,转变成横纵混合但横向加强的趋势。
燃油通过球阀后,直接冲击到喷孔板上,横向流向喷口,再纵向喷射出去。
这种结构的改进增加了燃油在喷油器内部的不稳定流动,使燃油喷射和雾化效果得到改善。
3改进前后试验对比验证
在验证试验前,对改进的喷油器进行了DFMEA(designfailuremodeeffectsanalysis),即设计失效模式影响分析,对改进设计进行了全面的分析和研究,进而对样品进行了综合性能验证试验。
对改进前后喷油器的喷射形式进行了测试,测试液为汽车工程协会(SAE)测试标准中规定的正庚烷,喷射压力为350kPa,测试液温度为(20-4-1)℃。
改进前油束比较集中,尤其是在油束核心区,改进后的油束比较分散,分布相对均匀,有利于燃油的进一
步雾化。
燃油喷射形式和雾化结果如图3所示。
万方数据
・58・内燃机工程2010年第1期
新型喷油器sMD65“m旧氆喷油器sMD95¨m
剪视匣L型塑堕前视图侧视图
图3喷射形式和雾化结果
由图3可以清晰地观察到:无论是前视图还是侧视图,改进后的喷油器喷射范围均有一定程度的增加,这种宽范围的分布提高了燃油破碎雾化几率112’13|,燃油索特平均直径从95“m减少到65"m也证实了这一点。
通过测试得到了改进前后的电磁响应时间对比,观察到喷油器的开启响应时间缩短了0.3ms,关闭响应时间缩短了1.4ms,如图4所示。
图4改进前后的电磁响应时间
由图4可见:改进后的喷油器在1.1ms时已经开始响应,燃油已经从喷嘴端喷出,而改进前的喷油器还没有燃油喷射出来,说明它还没有响应,在1.4ms时,改进前的喷油器开始响应,有少量燃油喷射出喷嘴,而此时改进后的喷油器已经喷射出相对较多的燃油。
至于关闭响应,在6.10ms时改进后的喷油器已经开始关闭响应,喷油量明显减少,而改进前的喷油器还在喷出部分燃油。
7.50ms时改进前的喷油器开始关闭响应,而改进后的喷油器已经完成了关闭响应。
改进后的喷油器关闭响应特性相比开启响应特性得到的改善更为明显【l4|。
在不改变其他参数的情况下,应用改进前后的喷油器进行发动机台架性能对比试验,得到的发动机排放试验数据见表1和表2。
表1改进前的排放试验g/km
改进前HCCoNO。
试验10.074o.948o.052
试验2o.0771.076o.064
试验3o.0671.131o.058
平均值o.0731.0520.058
表2改进后的排放试验数据g/km
改进后HCC0N0。
试验1o.047o.765o.024
试验2O.051o.862o.036
试验3o.053O.821o.042
平均值o.050o.816o.034
通过对比可知:应用改进后的喷油器发动机的排放性能得到了明显改善,尤其是CO的排放量得到了较好的控制。
4结论
(1)在模拟仿真分析基础上,对喷油器的阀芯和底座结构进行改进后,使喷油器的电磁响应特性得到改善,开启响应时间由原来的1.4ms降低到1.1ms,关闭响应时间缩短了1.4ms,为发动机动态响应特性的提高奠定了基础。
(2)底座结构的改进使燃油喷射形式由相对集中变为分散均匀,有利于燃油雾化,雾化油滴直径进一步减小,SMD值减小了32%。
发动机的排放性能得到了明显改善。
(3)将具有半球形端头的针阀改为球阀,利用激光焊接球头球阀代替精益磨削半球形端头的针阀,减少了精加工面,可以提高生产效率,迸一步降低产品成本。
参考文献:
[1]郭孔辉.汽车技术的变革口].交通运输工程学报,2002,2(3):1-6. 万方数据
万方数据。