高压共轨系统高压泵关键部件研究

摘要

汽车市场的空前繁荣在为社会带来巨大经济效益的同时，也造成了越来越严重的环境和能源问题。配置传统机械泵的柴油汽车已经远远不能满足人们对节能和减排的要求，以电控高压共轨燃油喷射系统为代表的清洁柴油汽车技术逐渐成为了业界研究的热点。电控高压共轨系统以其低污染、低油耗、高比功率的优点赢得了广泛的认同，是公认的未来柴油车技术的发展方向。高压泵是电控高压共轨系统的核心液力部件，高压泵将来自发动机燃油箱的低压燃油经泵油系统压缩成高压燃油输送给高压蓄能器，以供发动机燃油喷射的需要。高压共轨系统最高喷射压力的高低是由高压泵的设计决定的。日益严格的排放法规正在促进高压共轨系统的高压泵不断向产生和承受更高压力的方向发展。因此，对能够为高压共轨系统提供更高喷射压力的高压泵的研究具有重要的现实意义。
　　本文旨在设计一种可供轻型车高压共轨系统使用的额定压力为1600bar的高压泵，重点研究了高压泵中决定喷射压力高低的的几个关键部件，如凸轮轴部件、柱塞偶件、进出油阀等。首先，针对目标市场设计了一种满足国IV排放标准的直列式柱塞泵作为匹配目标市场发动机共轨系统的高压泵；对高压泵的关键部件和泵油系统进行了三维建模；并建立了高压泵供油系统的物理模型，供油能力的数学模型及燃油连续的数学模型。其次，对高压泵的凸轮轴部件进行研究，对具有对称式凹圆弧凸轮型线和对称式切线凸轮型线的凸轮轴分别进行了有限元分析；研究了这两种凸轮型线对高压泵供油能力的影响。然后，对高压泵的柱塞偶件和进出油阀进行研究，建立柱塞偶件间隙泄漏和进出油阀的数学模型，并对柱塞偶件在高压燃油作用下的径向变形和出油阀座在高压下的结构强度进行有限元分析，根据分析结果对柱塞偶件和出油阀座进行改进。最后，利用改进后的关键部件的结构参数在AMESIM软件中建立高压泵供油系统的仿真模型，并利用博世公司开发的某型高压泵样件在高压泵试验台架上进行验证，通过对比仿真结果和试验结果的轨压波动情况和周期循环供油量，验证高压泵仿真模型的正确性。
　　本文所设计的满足国IV排放标准的高压泵可以为高压共轨燃油喷射技术喷射压力的进一步提高提供参考，所设计的高压泵泵油系统的关键部件能够为提高高压泵的可靠性及供油能力提供理论支持。

目录

摘 要

Abstract

第1章 绪 论

1.1 课题的背景及研究目的和意义

1.2 电控共轨燃油喷射系统概述

1.3 共轨燃油喷射系统发展现状

1.3.1 共轨系统国外发展现状

1.3.2 共轨系统国内发展现状

1.4 本文的主要研究内容

第2章 高压共轨系统高压泵建模研究

2.1 引言

2.2 高压共轨燃油喷射系统的组成

2.3 共轨系统高压泵的结构及工作原理

2.3.1 径向柱塞泵

2.3.2 直列柱塞泵

2.4 共轨系统高压泵三维建模

2.4.1 凸轮轴部件三维建模

2.4.2 柱塞偶件三维建模

2.4.3 进出油阀三维建模

2.4.4 泵油系统三维建模

2.5 高压泵供油系统数学模型的建立

2.5.1 高压泵供油系统的物理模型

2.5.2 高压泵供油能力的数学模型

2.5.3 高压泵柱塞腔燃油连续的数学模型

2.6 本章小结

第3章 共轨系统高压泵凸轮轴部件研究

3.1 引言

3.2 凸轮型线的两种设计方法

3.2.1 对称式凹圆弧凸轮型线

3.2.2 对称式切线圆弧凸轮型线

3.3 两种凸轮型线凸轮轴的有限元分析

3.4 凸轮型线对高压泵供油性能的影响研究

3.5 本章小结

第4章 共轨系统高压泵柱塞偶件研究

4.1 引言

4.2 高压泵柱塞偶件泄漏机理分析

4.3 高压泵柱塞偶件泄漏的数学模型

4.4 高压泵柱塞偶件的有限元分析

4.5 高压泵柱塞偶件的改进研究

4.6 本章小结

第5章 共轨系统高压泵进出油阀研究

5.1 引言

5.2 高压泵进出油阀的数学模型

5.2.1 进油阀数学模型的建立

5.2.2 出油阀数学模型的建立

5.3 高压泵出油阀座的有限元分析

5.4 高压泵出油阀座的改进研究

5.5 本章小结

第6章 高压泵供油性能的仿真研究及试验验证

6.1 引言

6.2 高压泵供油性能的仿真研究

6.2.1 高压泵供油系统的仿真模型

6.2.2 高压泵供油系统的仿真结果

6.3 高压泵仿真模型的试验验证

6.4 本章小结

结 论

参考文献

硕士学位期间发表的及其它成果论文

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致 谢