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柴油机是当今世界使用极为广泛的一种热力机械,为满足其环保、节能和功率大等发展要求,并满足世界各国日益严格的排放法规,改善柴油机的动力性、燃油经济性及排放等性能指标成为现代发动机制造业的发展趋势。高压油管和喷油器都是柴油机燃油供给系统的重要组成部分,对发动机性能有重要影响。研究高压油管的匹配和喷油器各孔喷射特性对于优化燃油供给系统、降低污染物的排放及提高柴油机性能具有重要意义。 本文将动量守恒定律、动量定理及牛顿第二定律等经典物理学理论,应用到柴油机燃油供给系统测试各孔喷射特性中。基于VB6.0编程语言开发了喷油器各孔喷射特性测试分析系统,具有数据采集、传输、处理及分析功能。搭建了柴油机燃油供给系统各孔喷射特性测试台架,在传统的泵-管-嘴燃油供给系统上进行试验分析。 首先,在同一供油齿杆位置下,对比分析了匹配4种内径高压油管的有压力室喷油器(编号N5)各孔喷射特性随喷油泵转速的变化。结果表明有压力室喷油器各喷孔的喷雾冲击力、喷油速率及循环喷油量随喷孔中心线与针阀轴线夹角的增加而逐渐减小。在同一高压油管内径下,随喷油泵转速的增加,喷油器各孔喷雾冲击力及喷油规律的波动程度逐渐减小,喷油器各孔循环喷油量逐渐增加,随高压油管内径的增加,喷油器嘴端燃油压力波动程度逐渐减小。高压油管内径不同,喷油器各孔及各孔总的喷油规律有明显差异,主要表现在最大喷油速率、喷油始点及喷油终点的差异,其中高压油管内径过小时,喷油器的循环喷油量及喷油持续角相对较小;高压油管内径为较大时,主喷期内的喷油速率波动程度较小。 其次,在不同的供油齿杆位置及喷油泵转速下,测量分析了4只同型号无压力室喷油器(编号N1-N4)各孔喷射特性参数的差异及均匀性。在相同工况下,4只喷油器间及同一喷油器各孔间喷射特性具有一定差异,主要表现为:4只喷油器间及同一喷油器各孔间的循环喷油量及动态流量系数存在差异。随喷油泵转速和循环喷油量的增加,喷油器各孔及各孔总的平均流量系数、循环喷油量逐渐增加,其不均匀性逐渐降低。相同工况下,在所测量的转速和循环喷油量范围内4只喷油器各孔总循环喷油量差异为4-7%。同一喷油器各孔循环喷油量及平均流量系数也存在明显差异:相同工况下,在所测量的转速和循环喷油量范围内,同一喷油器各孔循环喷油量不均匀系数为12-38%。喷油器N1各孔间喷油速率、循环喷油量及平均流量系数相对均匀;喷油器N2喷油速率及流量系数波动较明显,喷油持续角相对较小;喷油器N3第2孔喷油速率、循环喷油量及平均流量系数相对较小。