Diesel drivstoffinjektor 456-3493 for Caterpillar C9.3 CAT lastebilmotorreservedeler

Dynamisk kavitasjon inne i en høyytelses dieselinjektor – en eksperimentell og CFD-undersøkelse (del 1)

Abstrakt.

En kombinasjon av simulering og spesielle eksperimentelle teknikker har blitt brukt for å undersøke transient strømnings- og kavitasjonsfenomener til en kontrollenhet inne i en høyytelses dieselinjektor. Dynamisk kavitasjonsatferd ble fanget på en storskala transparent modell, som deretter ble brukt til å utvikle og validere en avansert turbulens CFD-modell med Large Eddy Simulation. Disse teknikkene brukes i Delphi for å få innsikt og optimalisere injektorytelsen i reell størrelse.

1 Introduksjon

Dieselinjektoren er uten tvil det viktigste elementet for å oppnå førsteklasses motorytelse med lave utslipp. Det følger derfor at injektorer for høyytelsesmotorer må kontrolleres med presisjon. Som et resultat må de hydrauliske kontrollventilene og åpningene designes og produseres med høy nøyaktighet, og forståelse av deres grunnleggende oppførsel vil gi et viktig bidrag til optimaliserings- og finjusteringsprosessen. Delphi bruker en kombinasjon av simulering og spesielle eksperimentelle teknikker for å undersøke flytegenskapene til disse enhetene.

Som med alle nye injektorer, har en høyytelses dieselinjektor under utvikling hos Delphi vært gjenstand for mye simuleringsaktivitet. Av spesiell interesse for denne artikkelen er CFD-undersøkelsene av de hydrauliske kontrollfunksjonene.

Strømningskavitasjon er et kjent tema innen dieselinjeksjonsutstyr; Tidligere eksperimentell erfaring viste at industristandarden Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS)-modellering ikke var i stand til å gi nøyaktige resultater for dynamisk kavitasjonsatferd. I tillegg til CFD-arbeidet ble det derfor tatt i bruk storskalamodeller (LSM) av forskjellige deler av de hydrauliske kontrollfunksjonene. Bruken av transparente modeller av kontrollventiler og åpninger i sterkt økte skalaer muliggjør en utviklet forståelse av hydraulisk ytelse [1] som ikke er lett oppnåelig med andre teknikker. Den hydrauliske ytelsen er tilstrekkelig uavhengig på tvers av alle skalaer til å være nyttig som et utviklingsverktøy [2].