高压共轨喷油器内非稳态流动数值模拟

针对高压共轨喷油器内部非稳态流动现象，建立起瞬态流动的物理-数学模型，采用模块化分析方法进行了瞬态数值模拟．通过与试验结果的比较，验证了数值计算模型的准确性．在此基础上通过变参数数值模拟，分析了电磁阀通电时间、共轨压力、控制室进出口节流孔孔径及针阀弹簧预紧力对喷油过程的影响．结果表明：高压共轨喷油器不同结构参数对其动态特性、喷油率及循环喷油量等性能指标有很大的影响．其中，控制室进出口节流孔孔径的合理匹配和组合对获得良好的喷油特性尤为关键；燃油喷射系统要实现预喷，电磁铁的响应速度必须非常快．     

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.     

电控高压共轨喷油系统的标定和应用

为了获得电控柴油机的喷油一致性,测试了电控喷油器之间的差异,得到大量喷油器的喷油持续期统计规律,并提出将测得的喷油持续期的统计平均值作为基准值,采用与之插值的办法消除各个喷油器与基准值之间的差异,获得了良好的喷油一致性.针对实际发动机运转时各缸之间的循环差别,提出利用ECU软件比较各个循环的角速度差,根据差异的大小补偿每缸每循环的喷油量的方法,达到了减少各缸之间的循环运转差异的效果.试验结果表明,与传统直列泵柴油机比较,电控柴油机的动力性、经济性以及排放性能都有所改善,特别是燃油消耗率和排气烟度有大幅度的降低.     

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。     

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.     

新型共轨电控喷油器的开发

提出并成功开发了一种基于新型工作原理的共轨式电控喷油器,适用于低黏度燃料(二甲醚,甲醇等)的缸内直喷.建立了相应的电磁和液力动态仿真模型,通过仿真计算,研究了喷油器的电磁结构参数及液力参数对动态电磁力和喷油特性的影响,得出确定这些参数的原则.样机试验与仿真结果的对比表明:实际喷油器的开启响应时间为0.7,ms,比仿真结果略长,实际关闭响应时间0.7,ms,与仿真结果十分接近;仿真模型可以较好地预测油量特性的变化趋势,在大油量时仿真喷油量与实际喷油量误差较小.     

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。     

喷射压力及混合比例对生物柴油喷油特性的影响

试验研究了生物柴油BD100及其混合燃料BD70、BD30的喷油特性,考察了喷射压力和混合比例对喷油速率、循环喷油量及其循环变动的影响。结果表明,燃料BD100、BD70和BD30的喷油始点一致,随着燃料中生物柴油比例的减少,喷油持续期明显延长,喷油终点延后。喷射压力升高,喷油初期喷油速率上升和喷油末期喷油速率下降变陡,针阀完全开启阶段的喷油速率升高,循环喷油量增加。燃料BD100的最大喷油量循环与最小喷油量循环差别主要由针阀完全开启阶段的喷油速率波动所致。燃料BD70和BD30的最大喷油量循环与最小喷油量循环差别主要由各循环的喷油持续期不同以及喷油持续期内的喷油速率波动所致,燃料BD30尤为明显。随着燃料中生物柴油比例的减少,燃料BD100、BD70和BD30的循环喷油量的变动率逐渐增大。     

可调靴形喷油规律的燃烧排放性能仿真研究

以改善大功率柴油机的燃烧与排放性能为目标,提出一种柔性可调的靴形喷油规律。利用Amesim软件建立包括共轨腔、增压泵和喷油器的超高压共轨系统仿真模型,研究可调靴形喷油规律曲线的实现方法。分析靴形喷油规律对柴油机燃烧排放性能的影响。研究结果表明:通过改变超高压共轨系统中增压泵的电磁阀开闭时刻可以实现靴形喷油规律的柔性可调;靴形喷油规律在燃烧排放性能比传统矩形喷油规律表现出更大的潜力和优越性;适当增大靴形喷油规律的喷油提前角有助于改善燃烧;靴形喷油规律匹配较大的预喷油量和预喷提前角可以提高燃油与缸内空气的混合程度,具有较好的排放效果。     

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。