16V280ZJ型柴油机燃油喷射系统改进及模拟仿真研究

论文摘要

自从铁路机车提速以后,干线机车装用的16V280ZJ型柴油机燃油系统故障率上升32%,临修率上升40%,其燃油系统出现问题是:针阀偶件使用寿命短,喷油器在短时间使用后出现雾化不良现象,喷油泵出油阀穴蚀现象严重,柱塞偶件卡死等现象。上述现象直接导致柴油机敲缸,油耗率偏高,排气管红热、冒黑烟。情况严重甚至可以导致柴油机零部件损坏。因此对燃油喷射系统的设计必须给予足够重视。本文主要是对燃油喷射系统三大偶件（针阀偶件、出油阀偶件、柱塞偶件）进行改进。首先运用先进的冲击应力理论,通过理论计算,发现采用质量较小的短针阀可以减小针阀对密封座面的冲击应力,同时对喷油器偶件密封座面、压力室容积、喷孔数目等结构进行改进,提高喷油器的使用寿命;其次对柱塞偶件头部螺旋线进行改进,把原柱塞定时螺旋边加工成一个三段螺旋边,改善柴油机在部分负荷工况下的经济性;出油阀改进采用两种方案,方案1采用等压式出油阀（包括主阀与副阀）代替原等容式出油阀,可以减少燃油喷射系统穴蚀现象;方案2采用密封座面下置式出油阀代替原等容式出油阀,可以减缓出油阀对其座面的冲击。为了保证改进后柴油机燃油喷射系统动力性、经济性有所提高,本论文采用先进商业软件GT-SUITE对其改进前后燃油喷射泵-管-嘴系统进行模拟仿真计算,通过上述步骤可以大大加快开发过程,减少开发费用。论文首先利用GT软件中FUEL模块,结合实际燃油喷射系统零件图纸,建立了16V280ZJ型柴油机泵-管-嘴模型,得到循环喷油量、针阀升程、高压油管压力等计算结果。并利用GT软件中POWER模块建立改进前后单缸机模型,预测不同工况下缸内爆发压力,燃油消耗率等曲线。改进后的燃油喷射系统目前在郑州铁路局新乡机务段配属5585号东风8B内燃机车上进行装车试验,目前运行状况良好。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 柴油机燃油喷射系统发展状况
• 1.2 柴油机仿真计算
• 1.3 论文研究的主要内容
• 1.3.1 课题意义
• 1.3.2 课题研究方法
• 1.3.3 改进方案
• 本章小结
• 第二章 柴油机燃油喷射系统组成
• 2.1 燃油喷射系统分类
• 2.2 原16V280ZJ 型柴油机燃油喷射系统简介
• 2.3 泵-管-嘴系统喷油过程
• 本章小结
• 第三章 16V280ZJ 型柴油机燃油喷射系统改进措施
• 3.1 针阀偶件改进
• 3.2 柱塞偶件改进
• 3.3 出油阀偶件改进
• 3.3.1 等压式出油阀方案
• 3.3.2 密封座面下置式出油阀方案
• 3.4 零件材料改进说明
• 本章小结
• 第四章16V280ZJ 型柴油机燃油喷射系统模拟仿真
• 4.1 GT 软件介绍
• 4.1.1 GT-FUEL 模快介绍
• 4.1.2 GT-POWER 模快介绍
• 4.2 建模过程
• 4.2.1 喷油泵模块参数设置
• 4.2.2 喷油器模块参数设置
• 4.2.3 其它部件模块参数设置
• 4.3 仿真结果分析
• 本章小结
• 第五章 利用GT-POWER 模块模拟单缸机试验
• 5.1 简介单缸机试验
• 5.2 利用GT-POWER 建立单缸机模型
• 5.3 改进前后单缸机模型对比
• 本章小结
• 结论与展望
• 全文总结
• 工作展望
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢