【作者】

Ricardo Cadavid，Matthias Hartmann等

【摘要】

论文已在温哥华2019年CIMAC大会上发表，论文版权归CIMAC所有。 为了开发满足环境保护局规定的铁路四级法规的新型机车，电动柴油机（EMD）选择了使用伍德沃德共轨燃油系统对现有H型发动机进行现代化改造的战略。共轨喷油器（CRI）的初始设计规格是每循环最高250MPa的操作压力和2820mm³柴油的最大可用喷射量。这使其成为该压力水平市场中最大的CRI，这给开发团队带来了额外的挑战。该文件描述了如何解决包装、结构、气蚀和可制造性问题。它还描述了其他需要特别关注和团队合作的市场要求如长使用寿命和燃料清洁度和燃料沉积物的稳健性。 喷油器架构 EMD 1010发动机架构的CRI主要是坚固耐用的螺线管。强磁力使得喷油器对控制阀的液压和机械变化的敏感性随时间变化。这有助于最小化喷油器在使用寿命中的性能漂移。控制阀采用零静态泄漏，使喷油器的液压效率高达95％，这对整个发动机燃油系统的设置具有相当大的优势。阀门设计使喷油器对燃料系统中颗粒的存在具有鲁棒性，并具有降低燃料沉积风险的特征。作为改造项目的一部分，CRI必须设计成具有房间限制，以适应发动机的气缸盖，该发动机正在进行现代化改造而不是从头开始精确设计。喷射量要求和发动机的可用空间对封装集成蓄能器体积构成了真正的挑战。针对市场趋势，在整个燃料系统的密集液压模拟的帮助下，设计了相对较小的蓄能器，其具有29次全进样量。蓄能器容积和系统的其他部件经过优化，以最大限度地减少压力波动，并确保在整个加油循环期间喷油器喷嘴处所需的柴油供应。喷嘴设计必须解决以下问题：由于包装困难导致的几何约束，最小化囊孔体积以保持低碳氢化合物排放，流动区域最大化，以及流体流动的优化以保持低水平的空化，除了高应力条件。 发展战略 发动机制造商和零部件制造商之间的密切合作关系允许在短时间内使用第一个原型进行发动机测试。这也是解决一个改造项目的推广难题的关键，同时最大化与其他现有CRI的组件通讯。工作压力高达250 MPa的设计迫使团队回顾在较低压力下工作的类似产品所使用的开发和验证指南。 CRI的机械和液压设计由强化分析工作驱动。结构FEA以及精细的材料选择是赋予这些尺寸和高操作压力的喷油器结构坚固性和耐用性的关键。1D分析用于优化喷油器性能和建立更复杂的3D计算流体动力学（CFD）模拟模型。使用耗费低计算资源并且可以快速生成结果的3D CFD模型使在测试硬件之前可以研究多个设计迭代。 系统集成和电子产品 在伍德沃德系统试验台上测试了代表性的喷油器样品，该试验台再现了发动机的完整燃料系统。所产生的数据集在不同的负载条件下运行而不燃烧燃料，从而允许在发动机的每个气缸处具有喷油器性能的特征。通过该工作缸，生成了作为主要操作发动机变量的特定偏移量。这些数据与在线路测试结束时为每个喷油器获得的数据一起加载到发动机控制单元（ECU）中。ECU能够为每个喷油器计算喷射正时，使得喷射量精确地适合于每个运行条件的预设标称值。这不仅为发动机提供了均匀的喷射图像，而且还简化了生产线上喷油器的设置。开发的技术还可以允许使用电子设备来缩短生产线末端测试并降低喷油器的性能漂移，从而延长其使用寿命。

【会议名称】

第29届CIMAC会议

【会议地点】

加拿大 温哥华

【下载次数】

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