柴油机燃油喷射系统具有高压、高脉动的特点以及高的可靠性要求，这就对喷油系统零部件在加工精度、结构刚度、密封性等方面提出较高的要求。在计算机辅助工程方法中，通过仿真计算初步确定设计参数，然后采用有限元分析技术预测在静态和动态条件下结构的合理性，给产品设计及改进提供了可靠的依据。本研究对一种高压共轨整体式喷油器的设计方案，进行了三维有限元分析，得出在预紧力和工作载荷的共同作用下，喷油器体与控制活塞的配合间隙变化以及控制阀座、导向体等喷油器其它重要零部件装配的组合刚度和强度，并根据计算结果提出了喷油器设计方案的改进措施。
      图为高压共轨整体式喷油器结构图，该喷油器由喷油器体、电磁阀、控制室、控制活塞、针阀偶件等部分组成。工作原理如下：高压燃油进入喷油器后分作两部分，一部分经节流阀流入控制室，一部分进入喷嘴腔。电磁阀未开启时，作用在控制活塞上的液力和针阀弹簧预紧力大于针阀承压面上的力，使其不能抬起。电磁阀打开时，控制腔内的燃油泄出，压力降低，针阀抬起，开始喷油。电磁阀关闭后，控制腔压力迅速回升，控制活塞下移，推动针阀快速关闭。在球阀和控制活塞之间设有节孔，阻尼控制腔中的燃油流动。当控制腔回油时，由于节流作用，使腔中的高压燃油经节流孔速度流出，针阀缓慢上升，形成逐渐增加的⊿型喷射率。
      首先利用专业三维造型软件Pro/Engineer建立了较为精确的喷油器体、控制活塞、控制阀座、导向体等零件的三维模型，并进行装配，然后将组件模型导入ANSYS中。因为喷油器体的结构和外载荷具有关于ZX平面的对称性，故有限元计算仅用1/2模型，并在对称面上施加对称性约束。在确立边界条件时，控制活塞受到的缝隙中燃油压力取为沿周向的平均压力，因此控制活塞的结构和外载荷具有关于YZ和ZX平面的对称性，有限元计算仅用1/4模型，并在对称面上施加对称性约束。采用ANSYS单元库中的10节点四面体单元SOLID92划分网格，因为四面体单元易于自动生成网格，10节点四面体单元的精度比4节点四面体单元高，共划分31166个单元，47969个节点，有限元模型如图所示。组合部件之间的联接关系采用面对面接触单元模拟。为了便于描述，称喷油器正常安装方位的上方为上，喷油器与高压油管相连一端为左。
      计算中选取了两个典型时刻的工况，载荷最大时，即电磁阀关闭后，控制腔内燃油压力迅速回升，控制活塞下移，推动针阀快速关闭，控制腔内燃油压力达到最高的时刻记为工况1，回油时，即电磁阀打开，控制腔燃油泄出，控制腔压力降低，针阀抬起，形成喷油的时刻记为工况2。

                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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