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。     

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。     

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.     

电控单体泵燃油喷射系统压力波动仿真分析

利用仿真软件GT-Suite建立电控单体泵燃油喷射系统仿真模型,通过实验验证仿真模型的准确性。改变电控单体泵喷油器结构参数,包括高压油管长度,高压油管直径以及喷孔数量进行仿真计算。根据高压油管长度和直径9组参数组合对压力波影响,选取最佳油管长度和直径。在此基础上,验证3组不同喷孔数目对压力波的影响,选择最合适的喷孔数。结果表明,通过仿真分系统结构参数对喷油系统压力波动的影响,可以为电控单体泵燃油喷射系统的优化设计提供有效依据。     

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.     

燃油喷射系统优化对柴油机性能的影响及喷油参数再优化

为研究燃油喷射系统参数优化对柴油机性能的影响,利用AMESim仿真软件建立燃油喷射系统模型,运用正交试验设计方法对相关结构参数进行优化;再利用AMESim耦合AVL_FIRE软件将优化得到的喷油规律导入高压循环模型中燃烧计算,并对喷油系统参数再优化.结果表明,15 mm-0.22 mm-0.46 mm·(CaA)~(-1)与14 mm-0.30 mm-0.46 mm·(CaA)~(-1)(柱塞直径×喷孔直径×凸轮型线速度)两组参数组合满足设计压力要求,油耗率相对于原机分别降低约3.8%和5.4%,NO_x排放量分别提高了约98.2%和144.4%.经过再次优化后,以降低油耗率为优化目标的最优参数组合下的油耗率较原机降低了约10.5%;以降低NO_x排放为优化目标的最优参数组合下的NO_x排放量较原机降低了约45.3%.     

4190ZLC-2柴油机燃油喷射系统参数匹配试验

基于4190ZLC-2船用中速柴油机电控化改造燃烧与性能测试平台,测取在额定工况下不同供油提前角柴油机的性能参数,分析供油提前角对柴油机运行性能的影响规律,并根据不同凸轮作用段在最佳供油提前角的对比选型,发现“14.6℃A”凸轮作用段具有较好的喷油特性。在柱塞直径、喷油提前角和凸轮作用段分别为14 mm、26℃A和14.6℃A时,测试与分析了喷孔直径变化对负荷特性和推进特性的影响。结果表明:综合性能最佳的喷孔直径为0.26 mm,其在满足经济性前提下的NOx排放较优,可为燃油喷射系统参数匹配提供理论依据和试验依据。     

结构参数对生物柴油用电控单体泵嘴端压力波动仿真分析

利用GT软件搭建了不同体积配比生物柴油电控单体泵喷射系统计算模型。通过研究不同喷孔数目、喷孔直径、针阀弹簧预紧力等参数改变对喷嘴端压力的影响,由计算表明:喷孔数目为4个,喷孔直径为0.2 mm,针阀弹簧预紧力为600 N,采用生物柴油B5时电控喷射系统嘴端压力波动较小,性能最佳。该研究可为电控喷射系统燃用生物柴油对喷嘴端压力波动变化提供一定的依据。     

二甲醚发动机燃油喷射过程的实验与数值模拟

针对采用普通油泵-油管-油嘴燃油系统的二甲醚发动机,建立了燃油喷射过程的数学模型,通过对不同工况下燃用二甲醚和柴油的燃油喷射过程的数值模拟与计算结果的试验验证,揭示了二甲醚发动机燃油喷射过程的物理本质及其特性参数的变化规律．研究表明,由于二甲醚具有较高的可压缩性,致使其泵端与嘴端压力上升及下降都较柴油缓慢,压力上升始点延迟,实际喷油始点滞后,嘴端油管压力峰值较低,高压油管中的残余压力较高,较易出现二次喷射现象。     

电控喷射系统喷油器压力波动仿真分析

利用仿真软件GT-Suite建立了电控共轨式燃油喷射系统仿真模型,通过实验验证了仿真模型的准确性并且进行了简单对比分析。通过改变共轨式喷油器结构参数,即喷孔数量、进油节流孔直径以及针阀质量进行仿真计算。利用仿真结果分析,探讨喷油器结构参数对共轨喷油系统压力波动的影响,为共轨喷油器的优化设计提供有效依据。     

喷油器喷孔积碳对柴油机喷油压力影响研究

使用光学电子显微镜,拍摄了新喷油器和积碳喷油器的喷孔图像。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,对喷孔造成了一定程度的堵塞,改变了原有的喷孔结构;喷孔内部粗糙度有所增大,有少量不规则积碳存在于喷孔内部出口一侧。利用喷油泵试验台架,分别使用新喷油器和积碳喷油器进行了燃油喷射试验,测试了不同工况下的泵端压力和嘴端压力波形。试验结果表明:与新喷油器相比,喷孔积碳后喷油压力增大,压力峰值时间延后,针阀落座时间延后,喷油持续期增长,残余压力增大;嘴端压力波形由双峰曲线变成3峰曲线;喷油器开启压力增大,积碳对嘴端压力影响作用增大。     

基于高压油管压力波动最优化的燃油系统进油及喷油调控策略

针对不同结构高压燃油系统油管中燃油压力保持稳定提出不同燃油喷入喷出策略.首先,对于简化的高压油管内压力随时间变化的规律,基于高压油管内燃油喷入和喷出时压力、燃油密度与流量的关系,利用微元法建立了油管内燃油压力波动随时间变化的模型;其次,针对利用凸轮驱动供油,针阀控制喷油的高压油管,结合凸轮的驱动原理和喷油嘴的不同喷油过...     

电控高压共轨喷油系统结构参数对轨内压力波动仿真分析

采用GT软件建立电控高压共轨燃油喷射系统模型,并利用构建的仿真模型研究高压油泵的进油阀组件、排油阀组件以及活塞凸轮组件,其三个主要部分的结构参数变化对共轨管中压力波动的影响。通过研究可知高压泵在实际工作时所承受的压力波与活塞的状态有直接关系,且活塞状态包括其质量、长度、直径、容积等。为了更好地研究进排油阀对压力波动之间的关系,选用8组参数进行实验研究并验证进排油阀体直径、质量、弹簧预紧力、弹簧刚度的变化与压力波动之间的相互影响作用,进而通过对比选取最佳阀体。通过仿真分析可知,共轨喷油系统压力波动程度会受到系统结构参数的影响,并可以为系统的优化设计提供参考依据。     

4190Z_LC-2型船用柴油机燃油系统电控化改造

阐述了4190ZLC-2船用柴油机喷油系统电控化改造的实验方案.通过改变喷油泵柱塞直径的大小、喷油器喷孔直径的大小及喷油定时参数来分析影响柴油机经济性(耗油率)、排放性能(NOx,CH浓度的排放)和燃烧性能的相关因素.并分别在负荷特性和推进特性下,对该柴油机改造前后的燃烧性能和排放性能进行分析对比.从而给后续柴油机燃油系统改造提供理论和试验依据.     

基于灰色关联分析的生物柴油微观喷雾特性研究

为探究影响生物柴油雾化性能的主次因素,对B100（棕榈油生物柴油）、N10（生物柴油的体积分数为90%,正丁醇的体积分数为10%）和N20（生物柴油的体积分数为80%,正丁醇的体积分数为20%）的雾化特性进行了试验研究。采用定容弹高速摄影与多普勒粒子分析仪测量系统研究了3种燃油在不同喷孔直径、喷油压力及背压下的微观雾化特性,分析了雾化油滴的轴向速度和索特平均直径D_(SMD)的变化趋势,并在此基础上通过灰色关联理论,计算得到了正丁醇掺混比、喷孔直径、喷油压力及背压对生物柴油D_(SMD)的影响程度。结果表明：B100的D_(SMD)从轴向长度5 mm处的106.74 μm降低到轴向长度70 mm处的57.98 μm,且随着正丁醇掺混比的增加,雾化油滴的轴向速度与D_(SMD)都有所减小。随喷孔直径和背压减小、喷射压力增大,3种生物柴油的D_(SMD)均呈下降趋势,雾化质量得到改善,通过D_(SMD)的灰色关联计算,得到正丁醇掺混比、喷孔直径、喷射压力和背压与D_(SMD)之间的关联度分别为0.507 2、0.755 8、0.607 7和0.789 5,说明背压对D_(SMD)的影响最大,喷孔直径与喷射压力次之,正丁醇掺混比对D_(SMD)的影响最小。     

生物柴油微观喷雾的灰色关联分析

为探究影响生物柴油雾化性能的主次因素,对B100(棕榈油生物柴油)、N10(生物柴油的体积分数为90%,正丁醇的体积分数为10%)和N20(生物柴油的体积分数为80%,正丁醇的体积分数为20%)的雾化特性进行了试验研究。采用定容弹高速摄影与多普勒粒子分析仪测量系统研究了3种燃油在不同喷孔直径、喷油压力及背压下的微观雾化特性,分析了雾化油滴的轴向速度和索特平均直径DSMD的变化趋势,并在此基础上通过灰色关联理论,计算得到了正丁醇掺混比、喷孔直径、喷油压力及背压对生物柴油DSMD的影响程度。结果表明:随着正丁醇掺混比的增加,雾化油滴的轴向速度与DSMD都有所减小,B100的DSMD从轴向长度5mm处的106.74μm降低到轴向长度70mm处的57.98μm;随喷孔直径和背压减小、喷射压力增大,3种生物柴油的DSMD均呈下降趋势,雾化质量得到改善。通过DSMD的灰色关联计算,得到正丁醇掺混比、喷孔直径、喷射压力和背压与DSMD之间的关联度分别为0.507 2、0.755 8、0.607 7和0.789 5,说明背压对DSMD的影响最大,喷孔直径与喷射压力次之,正丁醇掺混比对DSMD的影响最小...     

基于灰色关联分析的生物柴油微观喷雾特性研究

为探究影响生物柴油雾化性能的主次因素，对B100（棕榈油生物柴油）、N10（生物柴油的体积分数为90%，正丁醇的体积分数为10%）和N20（生物柴油的体积分数为80%，正丁醇的体积分数为20%）的雾化特性进行了试验研究。采用定容弹高速摄影与多普勒粒子分析仪测量系统研究了3种燃油在不同喷孔直径、喷油压力及背压下的微观雾化特性，分析了雾化油滴的轴向速度和索特平均直径D_(SMD)的变化趋势，并在此基础上通过灰色关联理论，计算得到了正丁醇掺混比、喷孔直径、喷油压力及背压对生物柴油D_(SMD)的影响程度。结果表明：B100的D_(SMD)从轴向长度5 mm处的106.74 μm降低到轴向长度70 mm处的57.98 μm，且随着正丁醇掺混比的增加，雾化油滴的轴向速度与D_(SMD)都有所减小。随喷孔直径和背压减小、喷射压力增大，3种生物柴油的D_(SMD)均呈下降趋势，雾化质量得到改善，通过D_(SMD)的灰色关联计算，得到正丁醇掺混比、喷孔直径、喷射压力和背压与D_(SMD)之间的关联度分别为0.507 2、0.755 8、0.607 7和0.789 5，说明背压对D_(SMD)的影响最大，喷孔直径与喷射压力次之，正丁醇掺混比对D_(SMD)的影响最小。     

提高喷射压力改善柴油机性能

柱塞直径、凸轮升程、供油系统内的高压容积及启喷压力等供油系统参数对喷油系统的喷射压力有明显影响。提高喷射压力能有效降低ＣＯ、ＨＣ排放，烟度和油耗也有所下降，但ＮＯｘ的排放量在大负荷时明显上升，噪声明显加大。利用国产直列泵建立了适合１３０系列柴油机的高压喷射系统。     

电控单体泵系统的喷射控制算法

为了精确控制电控单体泵的喷油过程,结合嘴端压力变化规律,对影响喷射过程的电磁阀响应时间、喷油器开启压力等进行了分析。以此为基础建立了喷射控制时序,并分析了喷射过程中各个时间量与角度量之间的关系。采用相邻循环法与自适应参数调整相结合的方法对喷射区间的曲轴瞬时转速进行了预估,完成了喷射控制中的时间/角度转换。整机试验表明,所设计的喷射控制算法能很好地满足精确喷油控制的要求。     

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.