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第41卷第1期内燃机与动力装置Vol.41No.1

2024年1月INTERNALCOMBUSTIONENGINEPOWERPLANTJan.2024

D0I:10.19471/j.cnki.1673-6397.2024.01.001

基于GT-Power的压电晶体喷油器性能仿真分析

姜峰,王闯，陈乾2*,王春风3

1.广西科技大学机械与汽车工程学院，广西柳州545006；

2.广西壮族自治区汽车拖拉机研究所有限公司，广西柳州545006；

3.广西玉柴机器股份有限公司，广西玉林537000

摘要：为优化柴油机压电晶体喷油器性能，采用CT-Power建立高压共轨压电晶体喷油器仿真模型，改变模型中

压电晶体的材料属性，设置不同电压条件，仿真分析压电晶体执行器的弹性模量、晶体驱动电压对执行器位移、

喷油针阀压强、喷油器温度及每循环喷油量的影响。仿真结果表明：压电晶体喷油器弹性模量大于75GPa,执

行器位移随驱动电压的增大而增大;喷油器弹性模量大于80CPa,喷油针阀处的压强增大,温度升高；相比弹性

模量为55GPa，弹性模量为80CPa时，压电晶体执行器位移增大15.6%，喷油器每循环喷油量增加2.3%。压

电晶体喷油器弹性模量为75~80GPa，可以提高喷油速率,缩短喷油持续期，有利于提高柴油机热效率。

关键词：柴油机；压电晶体；喷油器；仿真模型；优化分析

中图分类号：TK421.4文献标志码：A文章编号:1673-6397(2024)01-0001-07

引用格式：姜峰，王闯，陈乾，等.基于GT-Power的压电晶体喷油器性能仿真分析[J].内燃机与动力装置,2024，

41(1):1-7.

JIANGFeng,WANGChuang,CHENQian,etal.Simulationandanalysisofpiezoelectriccrystalinjector

performancebasedonGT-Power[J].InternalCombustionEnginePowerplant,2024,41(1):1-7.

0引言

随着增压中冷、多气门、电控高压燃油喷射、废气再循环和排气后处理等技术在柴油机中的大量应

用，现代柴油机具有燃油经济性高、排放低、动力性强、使用寿命长的显著优势[。国内外轿车柴油化的

趋势和严格的排放标准促进了柴油机技术迅速发展，高压共轨电控燃油喷射技术越来越多地用于降低柴

油机排放[2-31]。高压共轨电控燃油喷射技术中使用的压电晶体喷油器是一种基于压电陶瓷材料逆压电

效应的压电晶体叠堆，与电磁阀相比，体积小，输出力大，响应速度快，特别是其更快的动态响应提高了喷

射系统的稳定性和可靠性，更好地实现灵活多变的高压燃油喷射。

目前市场上用于柴油机仿真计算的软件逐渐增多,计算结果与试验结果吻合良好，误差较小[4]。

GT-Power仿真软件中几乎包含了柴油机所有关键工况的细节模型,可靠性且平台集成化高,应用越来越

广泛。Yu等[5]利用GT-Power建立模型,改变某恒速柴油机喷油器的喷孔直径,将优化后的结果与试验

结果进行对比,预测了发动机的排放特性;Bakar等[6]利用GT-Power对喷油器燃油喷嘴、多孔几何形状进

行优化,得到发动机不同转速下的最佳功率、转矩和比油耗；李孟孟等[7]基于GT-Power改变电控喷油器

收稿日期：2024-01-02

基金项目：国家自然科学基金项目；广西汽车零部件与整车技术重点实验室自主研究课题

（2022GKLACVTZZ02,2022GKLACVTZZ03）；广西科技大学博士基金项目（校科博21Z34）

第一作者简介：姜峰（1985一），男，江西上饶人，工学博士，高级工程师，主要研究方向为内燃机性能优化,E-mail：163.com。

*通信作者简介：陈乾（1980一），男，广西北流人，工学硕士，高级工程师，主要研究方向为汽车整车及内燃机性能优化