喷油器喷孔积碳对柴油机燃烧特性影响研究

使用光学电子显微镜,对比分析了新喷油器和积碳喷油器的喷孔形貌。图像表明:喷油器喷孔积碳后,喷孔出口有明显的不规则积碳,喷孔圆度发生变化,喷孔结构改变;喷孔内部粗糙度增大,有少量不规则积碳。利用单缸柴油机试验台架,分别使用新喷油器和积碳喷油器进行了外特性燃烧试验,分析了燃烧特性的变化规律。试验结果表明:喷油器喷孔积碳后,柴油机功率、扭矩下降,小时油耗、燃油消耗率增大,发动机动力性、经济性下降;由于积碳影响雾化质量,导致燃烧状况变差,缸内压力有所下降,同时造成滞燃期增长,预混合燃烧阶段放热量增多,压升率与放热率峰值明显增大,燃烧过程粗暴,排气温度升高。     

直喷汽油机喷嘴积碳对喷雾的影响

利用纹影法,在定容燃烧弹中对直喷汽油机喷油器进行喷雾特性试验,对比了未积碳喷油器、积碳喷油器和物理清洗过的积碳喷油器在不同喷射压力下的喷雾形态、喷雾锥角以及贯穿距离.结果表明:积碳后喷油器雾化质量较差,喷雾锥角和贯穿距离明显小于未积碳喷油器的喷雾锥角和贯穿距离,提高喷射压力后这种差距有所缩小;积碳喷油器单束油束贯穿距离差别较大,积碳后喷油器流量显著降低,且随喷油压力的增加,积碳喷油器流量的变化更为显著;扫描电子显微镜显示喷油器各喷孔积碳程度不一致,经X射线能谱分析检测后发现,机油中的某些成分以及摩擦产生的金属碎屑对积碳的形成起到促进作用.     

喷油压力对GDI积碳喷嘴喷雾特性的影响

喷油器积碳是直喷汽油机(GDI)面临的主要问题之一,提高喷油压力可以改善直喷汽油机的喷雾特性和燃烧特性。在自行设计的定容燃烧弹内,研究了两种喷油压力(4 MPa和7 MPa)对3支积碳程度不同的直喷汽油机喷油器喷雾锥角和贯穿距的影响。结果表明,喷油压力从4 MPa提高到7 MPa时,所有喷油器的喷雾锥角均增大,但增加的幅度有所不同,积碳严重的喷油器在喷油过程中喷雾锥角增加的幅度最大,大约增加了25°,积碳较少的喷油器和无积碳喷油器增加幅度相差不大,大约增加了7°。随着喷油器积碳程度的增多,喷雾锥角呈增大的趋势。燃油喷射结束后,喷雾锥角变化不大,主要是由于此时受环境背压的影响。喷油压力较小时,积碳喷油器喷雾锥角变化的波动范围较大,而喷油压力较高时,积碳喷油器喷雾锥角波动范围变化则较小。积碳喷油器贯穿距增长幅度在喷雾发展过程中受喷油压力和积碳程度的影响较小。喷雾的发展速度在各阶段是不同的,低喷油压力时,积碳喷油器的贯穿距均大于无积碳贯穿距,较少积碳喷油器的贯穿距大于最多积碳喷油器的贯穿距,随着喷雾的发展这一趋势并未改变。高喷油压力时,积碳会抑制喷雾贯穿距的增长,较少积碳喷油器的贯穿距始终大于最多积碳喷油器的贯穿距,无积碳喷油器的起始贯穿距小于另两支喷油器,但最后无积碳喷油器的贯穿距大于另两支喷油器贯穿距。     

柴油机电控组合泵系统喷油特性分析

针对某中速柴油机燃油系统电控化改造,采用IFR600喷油规律测量仪,研究了喷孔直径、高压油管尺寸、泵出口节流、喷射背压和喷油器针阀开启压力对喷油规律、喷油量、循环喷油量波动及喷射延迟的影响.结果表明:采用0.26 mm喷孔直径时,喷油规律较好、喷射压力高,循环喷油量的波动小;采用新高压油管、有泵出口节流和高针阀开启压力时,喷油速率和喷油量均减小,但泵出口节流引起喷油量下降较大,且喷射压力下降,不宜采用;喷射背压增大会引起喷油速率减小,实际喷油规律与测量得到的喷油规律不同;泵出口节流和高压油管尺寸对循环喷油量波动的影响显著;各因素对喷射延迟均有影响,但开始喷射延迟的变化小于结束喷射延迟.试验分析结果为该柴油机电控燃油系统的结构参数优化提供相关的理论依据.     

喷油参数对重型柴油机喷油器喷油规律的影响

柴油机各孔喷油规律对燃油在燃烧室的分布、雾化、可燃混合气形成、燃烧有重要影响,从而影响柴油机排放性、经济性、动力性。基于自行搭建的动量法各孔喷油规律测试系统,以某大功率柴油机喷油器为研究对象,探讨了不同喷油压力、喷油脉宽和喷孔直径对喷油器各孔喷油规律的影响。结果表明:随着喷油脉宽的增加,相同压力下喷孔喷油速率和流量系数发展趋势保持一致,喷油持续期增加。随着喷油压力的增加,喷油速率和流量系数随之增加,喷孔有效流通面积增大,空化效应更弱。但相比于喷油速率,流量系数变化较小。随着喷孔的直径增大时,喷油速率及其波动增大,喷油速率最大值对应时刻延迟,喷油持续期减小,喷孔的流量系数增大。     

柴油机两层8孔喷油器各孔喷油规律模拟验证

建立了某上、下两层分布8孔喷油器喷嘴内部流动三维模型,通过基于动量法的各孔喷油规律测试系统同时计算和分析了各个喷油孔的喷油规律和循环喷油量,并对此三维计算模型仿真结果进行验证.相同工况下,数值模拟所得各喷孔喷油速率曲线与试验实际测量曲线变化趋势较一致,对喷油器各孔循环喷油量的试验结果与数值模拟结果进行相对误差分析,其相对误差小于5％.模拟和试验所得出的结果根据上、下排喷孔的分布分为两组,进一步分析计算表明:下排喷孔(孔1、3、5、7)的喷油速率和循环喷油量比上排喷孔(孔2、4、6、8)的喷油速率和循环喷油量高出4％～8％.     

天然气合成油燃料喷射特性

在油泵试验台上,测试了多个工况下天然气合成油(GTL)燃料的喷油速率和油管压力,计算了音速,并与柴油进行了对比,对GTL的喷射过程进行了试验研究.结果表明,当转速不变,随负荷增大,喷油速率、泵端和嘴端压力都逐渐增大,峰值出现的相位后移;循环喷油量明显增加,喷油持续期延长;当负荷不变,随转速升高,喷油速率逐渐增大,最大喷油速率出现的相位滞后,循环喷油量增大,喷油持续期延长;泵端和嘴端压力上升起点位置前移,压力峰值逐渐增大.GTL与柴油对比研究发现,GTL的喷油速率、泵端和嘴端压力峰值以及音速均较小,循环喷油量较少,喷油始点略有延迟,喷油持续期较短.     

柴油机双层多孔喷油嘴瞬态流动特性

以某型国产喷油器喷油嘴为对象,在X射线精确测量其几何参数的基础上,采用动网格技术对喷油嘴内部瞬态流动进行模拟研究,并通过可视化试验验证所建模型的准确性.研究了不同位置处、不同喷射压力下喷孔内流量系数、气相体积分数随针阀运动的变化,分析了燃油性质对喷孔内流动特性的影响.结果表明:在相同的喷油压力下,上层喷孔与下层喷孔相比,空穴现象会提前出现,且空穴发展更加迅速,空穴区域更大;针阀关闭阶段与针阀开启阶段相比,喷油嘴内部空穴发展较快,喷嘴内空穴在针阀关闭的前一刻会瞬间增加;喷油压力增加,空穴现象产生时刻提前,空穴发展区域增大;进出口压力相同时,喷孔内空穴现象的发展及其强度受燃油运动黏度、饱和蒸汽压和密度的影响.     

4190Z_LC-2型船用柴油机燃油喷射系统参数匹配

利用AMESim液压仿真软件建立电控柴油机喷油系统仿真模型,在此基础上,以喷油压力为优化目标,喷油量为约束条件,运用正交试验设计方法进行喷油系统参数仿真计算,再通过方差分析方法分析各参数对喷油压力的影响规律。研究结果表明,对喷油压力影响程度由强到弱依次为柱塞直径、油管直径、凸轮型线速度、喷孔数×喷孔直径(流通面积不变)、油管长度。通过方差分析得出最优参数组合方案为:喷油器喷孔数×喷孔直径为10×0.22 mm;凸轮型线速度0.46 mm/℃A;柱塞直径15 mm;高压油管长度800 mm;高压油管直径1.5 mm。此参数组令方案可以将喷油压力提高到154.3 MPa。     

降低非道路用柴油机排放试验

为了改善非道路用直喷N490型柴油机的排放性能,研究了喷油压力、喷油定时、喷油器喷孔直径和喷油器油嘴伸出量等参数对柴油机排放的影响。研究结果表明:提高喷油压力,可以有效降低柴油机的不透光烟度和燃油消耗率,但会导致氮氧化物(NO_X)排放升高;增大喷油定时,可以降低颗粒物(PM)排放,但会带来NO_X排放升高;较小喷孔数目和直径(5×Φ0.21 mm)与具有较高喷油压力的喷油泵相匹配,可以有效降低NO_X和PM的排放;合适的喷油器油嘴伸出量可以改善柴油机的排放性能。对柴油机燃烧系统进行优化匹配,柴油机的NO_X+碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)和PM排放分别降低到6.23 g/(k W·h)、1.109g/(k W·h)和0.522 g/(k W·h),达到了中国第三阶段非道路用柴油机排放标准的要求。     

共轨蓄压式电控泵喷嘴系统的实验研究

研究共轨蓄压式电控泵喷吡系统的喷射特性,取代传统的泵－油管－喷嘴系统,利用研制的实验装置对共轨蓄压式电控泵喷嘴的流量特性、喷油压力特性及喷油定时进行实验,由此分析影响喷射特性的各种因素,实验结果表明,共轨蓄压式电控泵喷嘴的特性不仅受共轨压力、增压时间的影响,转速对其也有一定的影响,而在喷射特性调节的灵活性方面,共轨蓄压式电控泵喷嘴较传统的泵－油管－喷嘴系统有明显改善。     

LPG/柴油混合燃料喷雾特性的试验研究

采用高速摄影技术,对液化石油气(LPG)、柴油以及两种LPG／柴油混合燃料(LPG质量分数分别为30％及50％)的喷雾特性进行了对比实验研究,探讨了混合燃料成分、启喷压力、喷孔直径和喷射背压等参数对喷雾贯穿和喷雾形状的影响规律．研究结果表明,在相同的喷射条件下,纯LPG的喷雾贯穿距离最短,蒸发气化速度最快;四种燃料喷雾的贯穿距离均随背压的升高而减少,而其喷雾锥角则随背压的升高而增大;当背压大于LPG的临界压力时,两种混合燃料的喷雾贯穿距离和喷雾锥角均随喷射压力的上升、喷孔直径的增大而增大;背压对贯穿距离、喷雾锥角的影响均大于启喷压力．     

汽液两相流激波升压过程的实验研究

在不同的混合腔喉部直径，喷嘴前蒸汽压力，进水流量下，实验研究了汽液两相流激波升压装置的特性，实验结果表明，汽液两相流激波升压的最大无量纲升压系数为2．4；混合腔喉部趱戏增大，其升压效果下降；引射率及蒸汽压力增加，其无量纲升压系数都将增大，这些结论对汽液两相流激波升压装置的进一步研究及应用具有一定的意义。     

柴油机高压喷油嘴喷射过程空化效应数值模拟

为揭示柴油机高压喷油嘴喷射过程空化机理,根据质量守恒、动量守恒、混合组分平衡的基本规律建立了高压喷油嘴喷射过程空化效应数学模型,并对高压喷油嘴喷射过程空化效应进行了数值模拟分析,得出了曲率半径、压力波动幅度及柴油的部分物理参数对高压喷油嘴喷射过程空化效应的影响规律:随着喷油嘴入口处的曲率半径增大,喷孔内气相体积分数越来越小,空穴层的厚度也越来越薄,高压喷油嘴雾化性能变差;随着压力波动幅度的减少,喷油嘴出口质量流量变化越来越小,有利于喷油嘴喷油量的精确控制;燃油温度、喷油压力的提高使得喷油嘴内部空化现象得到加强,但是压力的增大更有利于空穴增强,从而有利于燃油雾化.     

喷油器工作可靠性研究

本文用概率分析方法研究柴油机喷油器调压弹簧的工作可靠性.探讨针阀尾端和挺杆下部及针阀和阀体座面的撞击产生的应力和磨损、调压弹簧松弛、喷油嘴流通特性的变化等对喷油器性能的影响,提出改善喷油器工作可靠性的途径.     

高压共轨喷油器关键参数仿真分析及改进

高压共轨喷油系统的喷油规律、动态响应特性和动态压力特性可以综合反映系统性能.应用GT-FUEL软件研究了喷油器参数进回油孔直径对系统喷油规律、动态响应特性和动态压力特性的影响,确定了进回油孔直径的合理大小.为了进一步缩短针阀关闭时间,设计了增加一条进油通道的喷油器改进方案并对其进行了仿真,仿真结果表明该设计明显缩短了针阀关闭时间.     

煤炭地下气化注入井压力控制

煤炭地下气化具有煤炭清洁利用和低碳能源保障的优势,是煤炭清洁转化技术创新战略方向。而压力是影响煤炭气化的重要因素,为使煤炭气化在地下高效安全进行,需要对注入井的压力进行控制研究。为了实现对注入井压力的控制,本文建立了气化剂注入的流量压力仿真模型,对水力摩阻的部分影响因素进行分析,并调整生产参数,进行了压力控制研究。研究结果表明:（1）水力摩阻随井筒直径的增大而减小;水力摩阻随连续油管外径的增大而增大;水力摩阻随注水排量的增大而增大。（2）在10 MPa注入压力下调整环空中的注水排量由5.50 L/s改变为5.75 L/s时,井底压力由7.26 MPa降至6.11 MPa。（3）当在8 MPa注入压力下调整连续油管中的注氧量由594.44 L/s改变为629.37 L/s时,井底压力由8.91 MPa降至8.87 MPa。（4）在8 MPa注入压力下调整生产井粗煤气的产出流量由800 L/s改变为900 L/s时,井底压力由8.94 MPa降至8.63 MPa。研究结果可为注入井的压力控制提供一定的指导。     

油气混合参数对柴油机低温燃烧过程的影响

应用三维CFD模拟研究了喷油和进气参数包括喷油压力、喷孔直径和进气压力对柴油机低氧浓度低温燃烧(LTC)过程的影响.结果表明:随着喷油压力增加或喷孔直径的减小,各氧浓度下缸内燃烧压力和温度峰值都增大;相同氧浓度条件下预混燃烧的强度增大,出现明显预混燃烧的氧浓度增大;相同氧浓度条件下的soot排放降低;缸内局部温度最大值增大,NOx排放增大.进气压力增大,缸内压力上升更快,但缸内平均温度略有降低,相同氧浓度下着火时刻提前,滞燃期缩短;燃烧过程中局部缺氧的状况得到改善,相同氧浓度条件下燃油的燃烧更加完全,放出的总热量更多,燃烧效率明显提高;soot峰值和最终排放值都减小,NOx生成量进一步降低.     

自振空化水射流冲击压力脉动的实验研究

研究了在常压和围压达到６ＭＰａ条件下，时域和频域上自振空化水射流的压力脉动特性．给出了评价压力脉动特性优劣的三个参数：最大脉动峰值压力、压力脉动幅度和脉动压力峰值差，得到了三个参数沿轴向和径向的变化规律及喷距、泵压、围压对射流压力脉动的影响规律。实验表明．自振空化射流存在最优喷距．在此喷距下脉动最强；在常压和围压条件下脉动规律不同，脉动随围压的升高而加剧．通过对风琴管脉冲喷嘴的改进，得到了一种新型的自振空化射流喷嘴。实验证明．这种新型喷嘴可提高射流的压力脉动强度及破岩效果。