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CA498柴油机是中国第一汽车集团公司1995年设计的轻型车用高速直喷式柴油机,目前CA498柴油机年产量已达5万台。为了满足排放要求,必须采用高喷射压力的燃油系统,并且将喷油嘴孔径减小。为此我们开发了适应要求的BQ2000型喷油泵及小孔径的P系列喷油嘴,与CA498柴油机进行配套,使得CA498柴油机达到了欧Ⅰ排放性能。但是,不规则喷射往往伴随着高喷射压力而产生,在实际配套过程中,BQ2000型燃油系统在高速小负荷工况出现了断续喷射、喷油始点过度迟后等不正常喷射特性问题,影响了CA498柴油机的总体性能。
针对上述情况,本课题旨在通过对国产BQ2000型燃油系统的喷射特性进行机理分析、数值计算和试验来揭示产生这种问题的原因,最终找到解决喷射特性异常问题的方法,并通过燃油系统与CA498柴油机的优化匹配,来进一步提高CA498柴油机性能,并将研究成果应用到实际生产中。
在本课题的研究过程中,通过原机性能分析、异常喷射特性机理研究和数值计算,确定通过提高喷油泵小负荷工况(小油量)柱塞压油腔压力,来解决针阀升程断续喷射问题的思路,并在此基础上,设计出节流式出油阀。节流式出油阀的特点是:在小负荷工况(小油量),节流阀的升程较普通等容阀要小。在柴油机高速部分负荷工况,节流式出油阀部分开启,保证柱塞压油腔建立稳定的高压燃油,从而实现稳定的喷射。另外,为了弥补液力效应带来的高速小负荷工况喷油过度迟后,我们设计了带有小负荷供油始点提前柱塞的BQ2000型喷油泵。
实践证明,采用节流式出油阀能有效解决针阀升程断续喷射问题;具有小负荷供油始点提前柱塞的喷油泵能解决小负荷工况喷油始点过度迟后问题。