喷油器柱塞偶件是喷油器中的关键部件,其作用是控制针阀的开闭和保持控制腔的高压,因此保证柱塞偶件良好的密封性能至关重要。由于工作条件的恶劣,柱塞偶件并不会保持同轴状态,因此需要分析不同状态下柱塞偶件的密封泄漏特性,全面深入了解其泄漏原理。本文以高压共轨喷油器为研究对象,对其柱塞副油膜特性进行分析,研究其密封泄漏机理。以纳维-斯托克斯方程为基础,根据柱塞副工作原理进行适当简化,建立适用于柱塞副间隙油膜的压力场模型。由几何关系得出柱塞副间隙油膜的厚度分布。得出柱塞倾角越大,油膜压力分布越不均匀,且入口油膜厚度较大处容易产生动压支撑效应,因为存在周向的压力梯度,柱塞间隙燃油存在周向流动。通过求解雷诺方程,得出间隙油膜流场速度分布,建立考虑动力润滑的柱塞间隙泄漏模型。柱塞倾斜时泄漏速率减小,倾角为0.013°时,泄漏速率相较同轴状态减小6.6%,考虑柱塞倾斜后,泄漏速率与入口压力近似成正比,与柱塞运动速度成正比。入口压力160MPa时考虑燃油的粘压效应后,柱塞出口处燃油粘度为7.6mPa·s,泄漏速率是不考虑粘压效应的78%,因此泄漏速率减小。分析柱塞偶件结构参数对泄漏的影响。计算柱塞在不同相对偏心距下速度分布和泄漏速率,相对偏心距越大,燃油最大流速越大,泄漏速率越大,当相对偏心距从0.3增大到0.7时,泄漏速率增大36%。计算柱塞控制腔压力变化对泄漏的影响,得出进油孔直径越大,柱塞腔压力下降越小,泄漏速率越大,且柱塞泄漏速率与控制腔压力成正比。在柱塞与柱塞套同轴的情况下,建立柱塞偶件的热流固耦合模型,不考虑动力润滑,利用ANASYS Workbench对柱塞偶件进行结构改进。分析了加强孔和均衡槽两种结构对柱塞间隙的改进效果。结果显示,两种改进措施在一定程度上减小了柱塞的变形。带有锥度的加强孔改善效果较好。设计了柱塞偶件的泄漏测量试验台,将试验数据与计算结果进行对比,实际泄漏量相对计算值减小12%,其原因是柱塞的往复运动。测量带有加强孔的柱塞偶件泄漏速率,验证了带有锥度的加强孔密封效果好,其在160MPa时泄漏速率为0.0769mL/s,减小10%。