双升程电控喷油器多次喷射油量波动特性研究

为实现船用柴油机高压共轨系统喷射的柔性和稳定控制,提出一种双升程电控喷油器,基于搭建的喷油器AMESim仿真模型,探究了喷油器不同多次喷射模式下的油量波动特性.结果表明:大升程预喷模式下的主喷量标准差随预喷量的增加先上升后下降,而小升程预喷模式下的主喷量标准差随预喷量呈幅值逐渐降低的波动变化趋势.总体上,在预喷量为161~660 mm^(3)范围,小升程预喷模式在降低主喷量波动程度方面比大升程预喷模式更占优势.预喷射采用小升程喷射模式且预喷量一定时,升程切换延迟为0.2 ms的靴形主喷模式在降低主喷量波动程度方面略优于相同主喷脉宽或相同单次喷射油量的大升程主喷模式.大升程和小升程后喷模式下的后喷量标准差随主喷脉宽和目标后喷量均呈波动变化趋势,且小升程后喷模式下的后喷量标准差波动程度更小.与大升程后喷模式相比,小升程后喷模式在降低后喷量波动程度方面更占优势.

多次喷射与EGR耦合控制对柴油机性能和排放影响的试验研究

在一台电控共轨柴油机上,进行了多次喷射和EGR的耦合控制对柴油机的燃烧和排放特性影响的试验研究。在试验工况下(1849r/min、600N.m),通过调节EGR率将NOx控制在2.0g/(kW.h),研究不同喷射策略和EGR对性能和排放的影响。研究结果表明,单次喷射不同主喷定时下将NOx控制在2.0g/(kW.h)所需要的EGR率随主喷定时的推迟而降低,碳烟先下降后上升。在试验工况下预喷射改善排放的效果不明显,优化的后喷参数可以显著降低碳烟排放。与单次喷射相比,多次喷射耦合EGR控制可以显著地降低碳烟排放,油耗率变差,HC和CO有所上升。因此,喷油控制策略的选择取决于后处理器对原始排放值的要求。

多次喷射改善柴油机噪声及污染物排放的试验研究

为研究多次喷射对柴油机噪声及排放特性的影响,针对一台电控共轨重型柴油机建立了试验测控系统,确定了噪声影响的评价指标。在不同的预喷射和后喷射条件下对燃烧噪声及NOx和PM排放的影响进行了试验。试验结果表明:对于标定点和B50点,预喷射的引入都改善了柴油机燃烧噪声;对于B50点,存在一个最佳预喷射方案,可以在改善NOx排放水平的同时不恶化PM排放;同样,存在一个最佳后喷射方案,在对NOx排放影响较小的同时极大地改善了PM的排放,但是燃油消耗率、排温稍有升高。

GD-1柴油机多次喷射协调控制策略研究

基于GD-1高压共轨燃油喷射系统,首先通过试验和理论研究了多次喷射中各部分喷油对柴油机性能和排放的影响,然后就预喷使能、后喷使能和总控制字等几方面对多次喷射控制策略进行了详细的分析和设计,并编写了优先级限制器等关键部件的控制算法。最后在此基础上利用Matlab/Simulink软件平台对控制策略进行了仿真,成功的实现了所设计的GD-1柴油机多次喷射的控制策略。

多次喷射对增压柴油机高负荷工况排放影响的数值分析

应用CFD模拟软件FIRE对车用增压柴油机高负荷工况下采用多次喷射策略的缸内工作过程进行了数值计算,分析了单次喷射的喷油正时、单次预喷射的预喷射量和预\主喷射间隔角及两次预喷射对燃烧过程以及NOx和碳烟生成过程的影响。研究结果表明:利用多次喷射策略能获得比单次喷射策略更好的NOx和碳烟折衷关系。在预喷射策略中,增大预喷射量和预\主喷射间隔角,碳烟的生成量减少,NOx增加。同时,在预喷射总量不变的情况下采用适当的两次预喷射策略可以较单次预喷射策略进一步降低碳烟的生成量,而NOx的变化不大。

高压共轨多次喷射系统油泵单元控制策略

为了满足多次喷射技术对高压油泵泵油提出的新要求,该文基于GD-1电控柴油机高压油泵设计了适应于多次喷射的控制策略,并在发动机台架上对其进行了试验验证。试验结果表明,该控制系统实现了对高压油泵的有效控制,最大限度地发挥出高压油泵的优越性能,并有效保证整个电控喷油系统的可靠性,为进一步改善高压共轨式柴油机的多次喷射控制和降低柴油机的排放提供了良好的基础。

高压共轨多次喷射油量波动现象分析

采用实验测量与数值模拟研究相结合的方法,研究了共轨燃油喷射系统动力学的基本原理,重点关注多次喷射过程中,水击现象造成的随间歇时间变化的喷射油量波动现象.利用AMES im软件建立的高压共轨燃油系统模型进行仿真,分析了多次喷射过程中,水击压力波动影响下的喷油器控制腔、蓄压腔液力过程和控制球阀、针阀运动规律.结果表明,高压共轨多次喷射油量波动是由于水击压力波动对针阀运动特性和喷射压力产生的周期性综合影响造成的.

高压共轨喷油系统多次喷射喷油量的波动

针对高压共轨喷油系统在喷油过程中压力波动引起多次喷射稳定性下降的问题,根据系统多次喷射循环喷油量波动特性,建立了系统仿真模型,通过试验验证了模型的准确性。利用所建模型,分别对预-主喷射和主-后喷射中循环喷油量随喷油间隔的波动特性进行研究,分析表明:相同预喷不同主喷时,主喷油量波动幅值随喷射间隔增大而减小,波动周期不随主喷油量增加而变化且波动相位一致,在与整数倍压力波动周期时间差值接近的主喷油持续期内,预主喷射间隔对主喷波动量波动影响规律相似;相同主喷不同预喷时,主喷油量波动幅值随预喷油量增加而增大;相同主喷不同后喷时,随主后喷射间隔增大,后喷油量波动减小,波动周期相同,随后喷油量增加波动幅值变化较小;后喷相同主喷不同时,与整数倍压力波动周期的时间差值相同的主喷持续期,其喷射引起的后喷油量波动规律相似。

共轨系统多次喷射油量波动与轨压的关系

高压共轨系统进行多次喷射时,前一次喷射引起的高压油管内燃油压力波动会导致后一次喷射的喷油量出现偏差。在两个不同的第1次喷射脉宽下,研究轨压对两次喷射中第2次喷射油量波动幅度的影响。结果表明,轨压对第2次喷射油量波动幅度的影响因第1次喷射脉宽的不同而呈现出不同的规律。分别在两个喷射脉宽下研究轨压对单次喷射引起的压力波动幅度的影响。结果显示,小脉宽下,轨压对单次喷射引起的压力波动幅度的影响规律与轨压对第2次喷射油量波动幅度的影响规律相同,但大脉宽下的影响规律稍有不同。讨论轨压对油量波动幅度的影响机理,提出喷油时间波动系数,该系数说明轨压对第2次喷射喷油量波动的影响机理,得到轨压对喷油量波动幅度的影响规律。

高压共轨多次喷射的温度特性

高压共轨多次喷射的温度特性是影响多次喷射精确控制的重要因素.使用高压共轨多次喷射实验台,进行了多次喷射温度特性的实验研究.通过实验数据系统地总结了燃油温度对单次喷射油量及压力波动的周期特性、振幅特性的影响规律,用声速原理和水击理论分析了压力波动的温度特性:温度升高,波动的周期增加,振幅峰值先增大后减小.结果表明多次喷射中油量波动的温度特性由温度对压力波动和喷射特性产生的共同影响决定.

重型直喷式柴油机多次喷射燃烧过程研究

对重型直喷式柴油机典型多次喷射方案进行了燃烧过程计算,通过与试验结果对比,对计算过程参数进行了修正。计算结果有效反映了不同喷油速率形状、喷射脉冲的油量分配比例和喷射脉冲间隔角对燃烧放热率的影响规律。对多种计算结果进行对比分析,以提高柴油机的平均有效压力和降低压力升高率为目标,总结出多次喷射模式下的喷油规律优化方案。

压电喷油器多次喷射对GDI汽油机颗粒物排放的影响

为了研究不同喷油策略对颗粒物排放的影响,本文基于一台单缸直喷汽油机,并使用排气粒径谱仪对压电晶体喷油器多次喷射策略下的颗粒物排放特性进行了研究。结果表明:单次喷射时颗粒物粒径分布呈一个核态峰值和两个积聚态峰值的三峰形态,而两次和三次喷射呈两个核态峰值和一个积聚态峰值的三峰形态;相对于两次喷油策略,三次喷射时两个核态峰值粒径和峰值数量有所增加,而积聚态颗粒物显著减少。同时,相比单次喷射,合理组织两次和三次喷射策略能够显著降低颗粒物总数以及两个模态的颗粒物排放,并且两次喷射对降低核态颗粒物作用显著,三次喷射对减低积聚态颗粒物作用显著。此外,多次喷射还能够减少NOx的排放。

喷油脉宽对高压共轨多次喷射油量波动的影响规律

使用高压共轨多次喷射试验台进行了主预喷射和主后喷射两种模式下高压共轨两次喷射油量随间歇时间波动的规律研究。通过试验数据系统地总结了喷油脉宽对两次喷射油量波动的影响规律。研究结果表明,两次喷射中,第2次喷射的油量波动振幅随第1次喷油脉宽的增加呈先增大、后减小的周期性波动。

高压共轨燃油喷射系统多次喷射协调控制策略研究

针对高压共轨燃油喷射系统中多次喷射的协调问题,在对多次喷射的功能进行分析的基础上,充分考虑发动机工况和环境变化等因素,提出了针对预喷、主喷和后喷的多次喷射协调控制策略,设计了多次喷射协调控制器的控制算法,并基于某型号柴油机和某款样车对多次喷射协调控制进行了试验研究。研究结果表明:设计的多次喷射协调控制策略能有效地实现预喷、主喷和后喷在不同工况下的协调控制。

共轨系统多次喷射对船用柴油机性能改进的试验研究

以配备高压共轨燃油喷射系统的柴油机为基础,采用NI测试系统构建了共轨柴油机多次喷射性能试验台架.在此台架上,根据设计优化的喷射策略,开展了柴油机多次喷射对柴油机整机性能影响的试验研究.试验结果表明:利用共轨技术采用多次喷射对柴油机的排温最多下降50℃,噪声最多下降15dB,对碳烟排放也有明显改善.

多次喷射参数对直喷式柴油机排放性能影响研究

多次喷射中两个重要参数喷油提前角和喷油脉冲间隔角的变化对燃烧过程会产生重要影响。通过对多种喷射方案的数值计算结果分析了不同喷射参数对于同时降低颗粒和氮氧化物排放的影响。结果表明:多次喷射模式在控制燃烧放热速率方面比单次喷射模式具有更大的灵活性,合理的参数选取可使颗粒、氮氧化物排放和平均有效压力之间获得良好的折衷。最后数值计算结果通过与试验结果对比得到验证。

多次喷射对GDI汽油机喷雾及燃烧特性影响研究

建立GDI汽油机缸内三维仿真模型,通过定容弹试验及发动机台架试验对喷雾、燃烧模型进行验证,模拟分析了2 000 r/min全负荷工况下单次、二次及三次喷油策略下喷雾及燃烧过程。结果表明:多次喷油策略有利于燃油蒸发,与单次喷油策略相比,二次和三次喷油策略燃油蒸发量分别提高15.6%及19.5%;单次喷油策略在点火时刻形成均质混合气,二次及三次喷油策略则在点火时刻形成火花塞附近较浓而其他区域较稀的分层混合气;与单次喷油策略相比,二次喷油策略缸压峰值得到了较大的提升,采用三次喷油策略后缸压峰值进一步增大,比单次喷油策略高0.73 MPa;二次喷油策略具备较短的火焰发展期,快速燃烧期较长,三次喷油策略火焰发展期和快速燃烧期均较短,具备更好的燃烧特性;与单次喷油策略相比,二次喷油策略与三次喷油策略均提高指示热效率,指示热效率分别提高0.4%和5.9%。

多次喷射策略对正戊醇-柴油混合燃料燃烧及有害排放影响的模拟研究

为了揭示含氧燃料与喷油策略耦合对发动机燃烧、性能和排放特性影响的机制,基于三维仿真软件CONVERGE,耦合化学反应动力学机理,研究了正戊醇—柴油混合燃料在不同喷射策略下燃烧与有害排放物的生成过程。结果表明,正戊醇促进了燃烧过程,燃用正戊醇—柴油混合燃料时,缸内最高燃烧压力和燃烧放热峰值增大,发动机平均指示压力(indicated mean effective pressure,IMEP)升高,CO、总碳氢化合物(total hydrocarbons,THC)和碳烟排放降低,但NO_(x)排放升高。采用大比例预喷射策略可以促进主喷燃烧过程,提高缸内温度,增大IMEP,但导致CO及THC排放升高,而小预喷间隔会导致碳烟排放增加。后喷射策略导致发动机IMEP降低,但可以降低NO_(x)排放。在小后喷间隔下碳烟排放显著降低,但在大后喷间隔下碳烟排放明显升高。研究表明,正戊醇柴油混合燃料采用大预喷间隔及小后喷间隔的3次喷油策略,能够获得最高的IMEP及最低的有害物排放。

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。

高压共轨多次喷射喷雾形态发展的试验研究

开发了高压共轨系统测试平台,采用高速闪光摄影方法,对所设计的电控喷油器在多次喷射条件下进行不同方案的喷雾特性试验研究,对试验结果进行特性分析,得到了喷孔结构和喷射背压等参数对喷雾贯穿距、喷雾形状和喷雾分布面积的影响规律,以便于建立多次喷射条件下的喷雾和燃烧放热模型,为提高电控共轨柴油机的性能奠定基础。