柴油机电控蓄压式喷油系统的开发与应用

开发和应用电控蓄压式喷油系统。采用蓄压式泵－喷嘴系统及高速电磁阀来实现燃油增压过程和燃油喷射过程;采用电液比例溢流阀实现共轨燃油压力的调节过程;确定喷油量、喷油压力和喷油定时的电控实现途径;开发实验监控系统以满足喷油系统与柴油机匹配的需要。实现了喷油量、喷油压力和喷油始点的柔性（电子）控制,而且最高喷油压力已达１１３．５ＭＰａ,初步进行了喷油系统与１１５０Ｇ柴油机的匹配实验。在喷油压力与柔性控制方     

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.     

船用中速机中压共轨电控燃油喷射系统

为提高船用中速机燃油喷射系统性能,减少有害物排放,研制开发一种柴油机中压共轨液力增压式电控燃油喷射系统.以润滑油作为工作介质对燃油进行增压和喷射,无需增加其他增压机构和更换喷油器,结构简单.设计了系统的硬件和软件,并在油泵试验台架上对该系统进行性能试验.结果表明:系统的响应速度快,控制精度高;喷油量、喷油压力和喷油正时控制灵活,调节范围大.系统的工作性能和技术指标可满足船用中速柴油机对电控系统的要求.     

电控柴油机共轨管进出油口位置对喷油压力波动的影响

现代电控柴油机共轨内压力的瞬态波动会直接影响到燃油喷射系统喷油量的均衡.采用AVL公司的workspace 4.0软件建立了燃油喷射系统模型,设定不同进出油口的连接方式,分析了电控柴油机共轨管进油口在不同位置时对喷射压力波动产生的影响.     

喷油器柱塞副动态泄漏及特性

为了研究高压共轨喷油器柱塞副的动态泄漏特性,建立了柱塞副间隙燃油流动的数学模型,通过有限差分法对数学模型进行数值计算,研究了不同轨压下柱塞副燃油的平均动态泄漏率的变化趋势,与试验值进行对比,验证该数学模型的有效性,并分析了轨压、进口燃油温度、柱塞最大升程和喷射脉宽四种因素对柱塞副动态泄漏量的影响及在不同柱塞速度下,油膜压力、厚度和温度参数的变化趋势。结果表明,在一个喷油循环内,动态泄漏率的变化曲线与控制腔油压变化曲线相似,平均动态泄漏率随着喷油器的轨压、入口燃油温度和柱塞最大升程的增加而增加,但随着喷射脉宽的增加而减小;随着柱塞速度由正速度到负速度的过程,油膜的厚度逐渐变薄,油膜的温度整体上升,油膜的压力变小。     

多次喷射模式下共轨系统喷油量波动预测与补偿

为了解决多次喷射模式下喷油量的精确控制问题,进行了基于波动量的预测,实现了有效的喷油补偿。首先,分析了喷油器的动态特性,并基于AMESim仿真软件建立了共轨系统喷油器仿真模型;然后,通过仿真数据分析多次喷射模式下喷油量波动的影响因素,确定了喷油压力、预喷脉宽、主喷和预喷之间的时间间隔等为主要特征参数,提出基于LM-BP模型的喷油波动量预测方法;同时,基于喷油波动量的预测结果设计喷油量补偿控制器。结果表明,基于波动量的预测可以提高喷射精度,验证了所提策略的有效性。     

高压共轨式电控柴油机共轨压力的控制方法

为了对柴油机高压共轨式燃油喷射系统的共轨燃油压力进行准确、实时的控制以及满足喷油量和喷油压力柔性控制的需要,在对系统建模的基础上,提出并设计了共轨燃油压力神经网络模糊PID控制方法,并与其他控制方法进行比较.仿真结果表明:采用神经网络模糊PID控制器效果好,跟踪速度快,无静差,抗扰动性强.     

柴油机共轨蓄压式燃油喷射系统输油管道的建模分析

文章采用FLOWMASTER2软件,将柴油机共轨蓄压式燃油喷射系统输油管道分为几个子系统进行仿真和建模,然后将它们集成在一起,分析输油管道参数对系统的影响;结果证明,该方法改善了燃油喷射性能,为蓄压共轨喷油系统的设计以及参数优化提供了理论依据。     

电控喷油器喷射量特性小喷油脉宽非线性段研究

分析了电控喷油器喷射量特性小喷油脉宽非线性段的特性形态,设计了高精度测量小喷油脉宽非线性段的实验装置,以高阻型喷油器为例,精确测量了该喷油器小喷油脉宽非线性段的喷射特性,并研究了驱动电压和供油油压对其特性的影响,最后对小喷油脉宽非线性段进行了数值拟合,为汽油机电控喷油系统的设计打下了良好基础.     

基于容积法的喷油器流量检测系统的研究

为提高FAI(Free Armature Injection,自由电枢喷射)电控燃油喷射系统的精度,需探求电喷单元实际喷油量与喷射脉宽之间的关系。根据容积法的检测原理搭建了电控喷油器智能检测平台,通过测量在恒压状态下喷射一定容积的燃油所消耗的时间来获得喷油器的单次喷射量。采用Lab VIEW软件设计了上位机软件,使用FAI喷油器在该检测系统上进行流量特性测试,找出流量特性曲线的线性阶段,并进行不同驱动电压下的流量特性测试,为喷油器电压波动的补偿提供参考。试验结果显示,该FAI喷油器在喷油脉宽4 400~6 800μs内呈良好的线性关系;随着驱动电压的增大,电喷单元无效喷射时间减小,线性阶段曲线斜率变化不大,分别为:2.64、2.67、2.63、2.65、2.65、2.80,表明针阀完全打开后喷射量受驱动电压波动的影响不大。     

柴油喷雾贯穿距影响因素灰色关联分析

由于燃油的喷射、雾化、蒸发以及与空气的混合等过程对发动机的燃烧和排放特性有重要影响,以柴油喷雾的主要特征尺寸喷雾贯穿距为研究对象,采用纹影法成像技术,研究了不同喷油脉宽、喷油压力和环境背压下定容弹中柴油的喷雾形态,得到不同工况下的柴油喷雾贯穿距,然后应用灰色关联理论分析这3个因素对喷雾贯穿距影响程度.结果表明:在相同喷油压力和脉宽下,喷雾贯穿距随背压的增大而减小;在相同背压和喷油脉宽下,喷雾贯穿距随喷油压力的增大而增大;喷油压力对喷雾贯穿距的影响最大,背压次之,喷油脉宽影响最小.     

预喷射控制算法在电控单体泵柴油机上的应用

预喷射技术可以降低噪声和排放,是满足欧Ⅲ以上排放法规的主要解决途径之一。基于电控单体泵燃油喷射系统柴油机进行研究,采用中断环方式实现预喷射控制算法,通过在DDC 2000电控单体泵柴油机上安装缸压传感器和喷油嘴端压力传感器进行试验。结果表明,在单体泵燃油喷射系统上,采用合适的控制算法和执行器驱动,能很好地实现预喷射并取得良好结果。该算法独立于硬件平台,可以用于电控单体泵柴油机和共轨柴油机的喷射控制。     

电磁阀驱动电流对喷油特性影响规律研究

在电控单体泵实验台上进行了不同电磁阀驱动电流对喷油特性影响的实验研究.讨论了单体泵燃油系统控制信号、驱动电流、油管压力、喷油速率和针阀升程各参数之间的延迟关系,探讨了不同的保持和开启电流时喷油量的变化规律.结果表明,不同的开启和保持电流对燃油系统喷油持续期长度等喷油特性影响很大,驱动电流与燃油系统的喷油速率、喷油压力、针阀升程和喷油量存在着规律性的变动.因此,不同电磁阀均需确定最优的开启和保持电流,降低驱动电流对燃油系统喷射特性产生的影响.     

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。     

高压共轨式电控燃油喷射系统的计算机仿真

为了适应柴油机越来越严格的排放法规并进一步改善其性能，高压共轨式电控燃油喷射系统是未来柴油机燃油喷射系统的主要发展方向之一。建立了高压共轨式燃油喷射系统数学模型，采用Matlab语言的Simulink仿真工具箱编写了计算机仿真软件，通过试验表明仿真结果与实测值基本符合。     

船用电控单体泵喷油系统性能试验研究

为研究适用于船用柴油机的电控单体泵系统的燃油喷射特性,进行了全工况范围内的油泵试验台试验。通过对比分析试验数据,得出了船用电控单体泵燃油喷射系统的性能机理,包括不同工况下的泵端压力,嘴端压力,循环喷油量和液力延迟特性,一定程度上为电控单体泵系统的设计提供理论支撑,而且对其匹配不同发动机提供了有价值的参考。     

喷油参数对汽油机冷起动可燃混合气形成的影响

采用计算流体力学软件对进气道喷射汽油机冷起动时前3个循环可燃混合气的形成进行了三维数值计算,采用多组分燃油模型研究了喷油量、喷油时刻、喷油位置、燃油温度以及2次喷射对混合气形成的影响规律。结果表明:随着喷油量的增加,缸内当量比线性上升,但过高油量将抑制燃油蒸发;在闭阀喷射时,过早喷油使得燃油蒸发率下降,进气阀背面喷油位置的燃油蒸发率大于进气道底面;在开阀喷射时,混合气形成不均匀,气阀内侧缸内附壁油膜最少,当量比最大;燃油温度过高可抑制油膜蒸发;2次喷射有益于缸内当量比提高,附壁油膜减少。     

高压共轨柴油机喷油器喷油特性研究

为减少电控喷油器配机的调试工作量,对喷油器油量标定及基本MAP的建立进行了研究,分析了电控喷油器喷油一致性及均匀性的主要影响因素.提出在小油量下,采用压力波动量控制的办法可达到一致性要求,采用喷油脉宽修正的办法可达到均匀性要求.采用变步长方法确定了喷油初始基本MAP,进而检验了基本喷油量MAP的准确性.装机实验结果表明,所建立的初始基本MAP比较合理.     

喷油压力对电控船用中速柴油机性能的影响

为了研究船用4190型柴油机电控化改造后,喷油压力对柴油机性能的影响,利用AMESim软件,建立电控燃油喷射系统仿真模型,通过正交试验设计方法安排燃油系统参数仿真计算,以实现燃油喷射特性的优化;同时基于AMESim与AVL_FIRE软件耦合,将优化结果导入柴油机缸内燃烧模型,进行仿真计算,以完成不同喷油压力对柴油机性能影响的综合分析。结果表明,当参数组合为:喷孔直径0. 22 mm、凸轮型线速度0. 46 mm/(°)、柱塞直径14 mm、高压油管长度1000 mm时,喷油压力为125 MPa;当参数组合为:喷孔直径0. 26 mm、凸轮型线速度0. 43 mm/(°)、柱塞直径14 mm、高压油管长度800 mm时,喷油压力为105 MPa。喷油压力提高,改善了柴油机燃烧质量,使得油耗率较原机降低约14. 3%与7. 2%,但NO_x排放质量分数分别升高约50%和11%,因此,需要兼顾柴油机的经济性与动力性进一步优化排放。     

柴油机电控组合泵燃油喷射系统匹配仿真分析

利用AMESim软件建立了某柴油机电控组合泵燃油喷射系统仿真模型.通过喷油特性实验验证模型准确性后,仿真分析了喷孔直径、凸轮型线速度和柱塞直径等主要因素对喷射性能影响规律;并通过正交实验设计,开展了燃油喷射系统结构参数优化匹配分析,得到了两组优化的结构参数方案,即喷油器孔径0.24 mm,凸轮型线速度0.46 mm/(°AC)、柱塞直径15 mm和喷油器孔径0.26 mm,凸轮型线速度0.46 mm/(°AC),柱塞直径15 mm两组,为燃油喷射系统的匹配设计提供参考.