Dieselbränsleinsprutare 456-3493 för Caterpillar C9.3 CAT lastbilsmotorreservdelar

Dynamisk kavitation inuti en högpresterande dieselinjektor – en experimentell och CFD-undersökning (del 1)

Abstrakt.

En kombination av simulering och speciella experimentella tekniker har använts för att undersöka de transienta flödes- och kavitationsfenomenen hos en styrenhet inuti en högpresterande dieselinjektor. Dynamiskt kavitationsbeteende fångades på en storskalig transparent modell, som sedan användes för att utveckla och validera en avancerad turbulens-CFD-modell med Large Eddy Simulation. Dessa tekniker används inom Delphi för att få insikt och optimera injektorprestanda i verklig storlek.

1 Introduktion

Dieselinjektorn är utan tvekan det viktigaste elementet för att uppnå premiummotorprestanda med låga utsläpp. Av detta följer att insprutare för högpresterande motorer måste styras med precision. Som ett resultat måste de hydrauliska styrventilerna och munstyckena designas och tillverkas med hög noggrannhet, och att förstå deras grundläggande beteende kommer att ge ett viktigt bidrag till optimering och finjusteringsprocessen. Delphi använder en kombination av simulering och speciella experimentella tekniker för att undersöka flödesegenskaperna hos dessa enheter.

Som med alla nya injektorer har en högpresterande dieselinjektor under utveckling hos Delphi varit föremål för mycket simuleringsaktivitet. Av särskilt intresse för detta dokument är CFD-undersökningarna av de hydrauliska styrfunktionerna.

Flödeskavitation är ett välbekant ämne inom dieselinsprutningsutrustning; Tidigare experimentella erfarenheter visade att industristandarden Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) modellering inte kunde ge exakta resultat för dynamiskt kavitationsbeteende. Utöver CFD-arbetet togs därför storskaliga modeller (LSM) av olika delar av de hydrauliska styrfunktionerna i drift. Användningen av transparenta modeller av styrventiler och öppningar i kraftigt ökad skala möjliggör en utvecklad förståelse för hydraulisk prestanda [1] som inte är lätt att uppnå med andra tekniker. Den hydrauliska prestandan är tillräckligt oberoende över alla skalor för att vara användbar som ett utvecklingsverktyg [2].