高压直喷喷射器喷射规律与针阀升程同场测试方法研究

提高直喷式发动机的效率及减小其排放,需要充分了解喷射器瞬态燃料的注入过程。为揭示高压直喷(High Pressure Direct Injection,HPDI)喷射器燃气针阀的动态特性,文章通过多参数同场同时试验,研究针阀运动特性及其影响规律。测试结果表明:气体喷射压力和喷射脉宽是影响针阀运动特性的主要因素;随着喷射压力的增大,燃气针阀的提升速度增快;在相同的注入压力下,随着注入时间的增加,针阀的位移曲线由三角形变为梯形;由于燃料喷射过程中喷射器内部节流位置发生变化,喷射规律曲线与针阀运动曲线呈非线性对应关系。本研究结果可为HPDI喷射器的设计提供标定依据。

船用柴油机针阀偶件导向段磨损失效现象研究

针对某批次失效针阀偶件,采用宏观检测分析、SEM分析及EDS分析等方法,分析失效机理。结果表明导向段磨损失效为某微小尖锐点造成针阀体工作面划痕而引起。进一步从加工、材料热处理等方面对微小尖锐点的来源进行研究,最终发现根本原因为原材料中形成的少量大块状的共晶碳化物,其局部尖点在针阀偶件工作过程中划伤针阀体。据此提出改进控制措施,改进后未出现相似失效现象,表明原因定位准确,改进措施有效。

阀芯角度对高压针阀调控特性影响研究

为研究阀芯角度对高压针阀调控特性的影响,采用Fluent软件对高压针阀在不同开度下的流动特性进行仿真分析,以阀门固有频率和阻力系数作为评价指标,分析不同阀芯角度针阀的调控特性,并通过压力和速度分布特性分析阀门内部流场的变化规律,探讨高压针阀内部最易发生磨损的区域。研究结果表明:不同阀芯角度的高压针阀均表现出快开特性,且随阀芯角度增大,快开特性越显著;从10%到70%相对开度,8°阀芯针阀比16°阀芯针阀的损失系数从高约50%减小到6.8%左右,表明8°阀芯具有更大的压力调节能力;高压氮气会在阀芯节流处发生明显的压力突变,并产生高速区;靠近出口侧的阀芯节流处会更容易发生磨损。研究结果可为高压针阀及类似阀门的优化设计提供参考。

某抽水蓄能电站上游压力钢管排水手动针阀故障分析与结构优化

某抽水蓄能电站上游压力钢管排水采用手动球阀加手动针阀排水的方式,排水时手动球阀为全开状态,用针阀进行流量、流速及排水时长的调节,具有高水头、高压力、大流量的特点,对针阀的结构性能要求比较高。对上游压力钢管进行首次排水时,阀瓣与阀杆螺栓全部断裂,通过分析断裂的原因,将阀瓣与阀杆结构做成整体式锻造结构,杜绝螺栓连接断裂;增加阀瓣后方节流孔板,消除泄放阀结构强度影响整体设备稳定安全运行可靠性的问题。

基于爆破针阀的火炬放空气回收系统泄压装置研究

火炬系统是海上石油平台用于处理生产过程中产生的可燃气的安全与环保设施,为达到节约能源、提高经济效益、减轻环境污染等目的,通常会采用各种技术和设备,对火炬系统的放空气进行有效的处理和回收,从而实现资源的高效利用。通过对火炬放空气回收系统的研究,分析了爆破针阀的技术原理和动作特性,提出了基于爆破针阀的泄压装置在火炬放空气回收系统中的应用方法,大幅提高了火炬系统泄压装置的稳定性。

柴油机高压共轨喷油器针阀体裂纹分析

为解决喷油器针阀体肩胛圆角处开裂故障,采用扫描电子显微镜、能谱分析仪、显微硬度检测、计算机断层扫描等方法分析故障原因及失效机理并提出解决方案。结果表明:失效位置表面含有S、Cl等腐蚀性元素,裂纹表面存在多处不规则腐蚀坑,裂纹处维氏硬度比肩胛处降低了28%,最小壁厚比正常件减小了47%,腐蚀性裂纹是导致针阀体失效的主要原因。可采用使用符合国家标准的燃油及在针阀体表面增加涂层等解决针阀体腐蚀失效问题。

针阀偏心程度对双孔喷嘴喷孔内流动及柴油喷雾的影响

为了研究柴油机多孔喷嘴喷雾的不对称性对柴油机热负荷、工作性能及使用寿命的影响,通过三维CFD数值模拟,研究针阀偏心运动时双孔喷嘴孔内流动及喷雾的分布情况。结果显示:针阀偏心程度∆X分别为0、0.02、0.04及0.06 mm时,偏离侧孔内燃油流量大、流速高,但沿程阻力的增大会造成出口处平均速度更小;偏心程度越大,两侧差异越明显。在固定的偏心程度下,孔内流动的不对称性仅与喷油压力有关,随着喷油压力及环境压力的增加,两侧喷雾体积分数及速度分布的不对称程度会加深。环境温度对喷雾不对称性有影响,但无确定规律。在针阀最大偏心程度为0.06 mm的条件下,随着喷油压力的增加,两孔的质量流量及燃油喷射总质量均增大,同时会加剧这两个参数的不对称性表现。

15NiMoSiCr10中速船用针阀体的热处理工艺开发

针阀偶件是船用柴油机的一种重要零件,在船舶航行的安全性和可靠性中发挥关键作用。利用低压脉冲真空渗碳高压气淬技术,在国内率先成功开发了15NiMoSiCr10船用针阀体的热处理工艺,同时较系统地研究了其热处理性能特点。渗碳温度选用960℃,采用VC-Sim 1.4.1专家软件对渗碳时间和乙炔脉冲进行仿真,降低工艺开发成本。960℃渗碳后直接进行18 bar高压氮气淬火,经-120℃冷处理2 h后分别在不同温度下进行抗回火性试验。试验结果表明,15NiMoSiCr10针阀体具有回火抗力好、金相组织优良以及芯部硬度较高等较好的工艺性,使用寿命超过6000 h,相比其他材料针阀体,其使用寿命得到大幅提高,有效提升了产品的市场竞争力,带来了较大的经济效益。

针阀运动对柴油机喷嘴瞬态流动特性的影响

柴油机喷嘴内部空穴流动对燃油雾化和随后的燃烧及排放有着重大的影响,而针阀运动又影响着喷嘴内部空穴湍流流动.因此,弄清针阀运动对喷嘴内空穴流动的影响非常关键.采用动网格技术进行喷嘴内部瞬态流动三维数值模拟.搭建可视化试验台,验证了所建模型的准确性.基于此,在不同喷油压力下,分析了气相体积分数、雷诺数和流量系数等随针阀运动的变化情况以及针阀运动对喷嘴内空穴发展过程的影响.最后,研究了温度对空穴的影响,通过对比发现,温度变化对空穴的初生有很大影响,在相同的入口压力条件下,温度的增加会使空穴的产生时间提前.

针阀运动和油压波动对燃油喷雾特性的影响

针对一多孔喷油器数值模拟研究了喷嘴内针阀运动和油压波动对燃油在孔内流动过程及孔外雾化过程的影响。研究结果表明,引入油压和针阀升程的变化后,喷雾形貌及贯穿距离和锥角等喷雾特征参数均与实验结果更为吻合;而将油压和针阀升程视作恒定时其喷雾贯穿距离在喷射前期明显偏大,喷雾锥角相对较小。故在柴油机模拟计算过程中要充分考虑喷嘴内油压波动和针阀运动等因素对燃油的孔内流动、雾化、混合、燃烧及有害物生成的影响。

针阀升程对小压力室喷油嘴内部空化的影响

试验测得针阀升程、盛油槽压力和喷油规律曲线,盛油槽压力曲线能够客观解释喷油规律后期上升的原因.喷油规律计算值与试验值基本吻合,主体空化区域沿喷孔轴线方向发展并延伸到出口,在出口中部形成两个近似对称的区域,迹线分析显示该现象是由于燃油进入压力底部受到壁面形状的限制发生偏转造成的.针阀升程对油嘴内部流动的影响非常明显,在针阀开启和关闭的过程中,气泡产生的部位有显著变化,开启过程从喷孔入口下部转移到上部,在最大针阀升程基本稳定在上边缘,在针阀关闭时从上边缘移动到下边缘.气泡从喷孔入口开始产生,随着针阀的移动,气泡移动到出口的中部.

高压共轨喷油器针阀开启与关闭过程规律研究

高压共轨喷油器的针阀运动规律直接决定了喷油规律和雾化效果,决定针阀运动规律的因素对改进喷油器结构以及提升雾化效果有着重要意义。自行搭建了高压共轨喷油器仿真模型;该计算模型对喷油器的控制油路中进出油节流孔和球阀区域处,有空化和无空化两个阶段的流量系数进行了优化;结合喷油器的理论分析与试验验证,研究了喷油器针阀的运动规律。结果表明:针阀开启过程分为2个阶段,第1阶段开启缓慢,第2阶段开启迅速,针阀关闭过程只有1个阶段;导致针阀开启过程出现2个阶段是由于喷油器控制室内泄油过程的节流位置由球阀开启处转到了回油节流孔;针阀关闭过程为1个阶段是由于球阀与阀座形成的间隙对控制室内回油过程起主要节流作用;轨压主要对针阀开启第2阶段有影响,而对针阀开启第1阶段与关闭阶段影响很小;随着轨压的升高,针阀开启第2阶段开启速度加快,当轨压达到一定值时,针阀开启第2阶段不再变化。

柴油机喷油器中针阀的碰撞与运动轨迹研究

针对柴油机喷油器内的针阀运动速度快,作用时间短,负荷强度高的特点,按针阀实际工作负荷确定加载函数,采用有限元方法,对喷油器多质量运动系统进行非线性动力学分析,研究针阀碰撞的影响因素,模拟针阀系统的运动,计算冲击应力.在190试验柴油机上对多种喷油器的针阀运动、喷射压力进行了试验研究,证实数学模型和模拟方法实用有效,研究结果可用于喷油器的设计和改进.

喷油嘴针阀体头部断裂失效分析

采用EPIPHOT300金相显微镜图像分析系统和VH-5维氏硬度计图像分析系统,对18Cr2N i4WA材料喷油嘴针阀体头部断裂处进行了金相显微分析和硬度测试。根据试验结果,着重分析了其断裂失效的机理,并提出了相应改进措施。

针阀式喷嘴及其在热流道注射模中的应用

在普通开放式浇口喷嘴热流道技术的基础上 ,重点阐述了针阀式喷嘴热流道的结构特点。

针阀粗糙度对柴油机喷孔空化现象的影响

针对目前柴油机广泛应用的无压力室(VCO)喷嘴,搭建大尺度可视化喷嘴稳态实验系统,采用高速摄像及粒子图像测速(PIV)技术,研究针阀粗糙度及粗糙区域长度对喷孔内空化现象及流动特性的影响.研究结果表明:针阀粗糙度的增大对喷孔内空化现象有明显的抑制作用;针阀粗糙度对空化现象的影响是通过改变喷孔内部流体的时均速率和湍动能等流动特征实现的;针阀粗糙区域长度变化对空化现象的影响规律与粗糙度相似,但影响程度较弱;粗糙度及粗糙区域长度对空化现象的抑制作用随针阀升程增大而减弱.

轴针式喷嘴内部空化与针阀密封面磨损特性

喷嘴是柴油机的核心部件之一,其空化与磨损特性对柴油机的雾化、燃烧与动力特性均存在重要影响。从可视化和数值模拟两个方面研究柴油机轴针式喷嘴内部燃油的流动状况。结果表明,针阀开启前燃油就存在大量空泡,开启后针阀密封面上游处的空化现象较下游严重。在S195柴油机上,利用扫描电镜(Scanning electric microscope,SEM)研究轴针式喷嘴针阀密封面的磨损特性。结果表明,密封面上上游处的原始凹坑缺陷在运转20 h后出现较明显的磨损,而下游处的原始凹坑缺陷没有明显的磨损,即实际磨损严重的部位与空化密度大的部位一致。上游凹坑缺陷处磨损严重的原因是,原始的凹坑缺陷是空化的发生源,原始的凹坑缺陷处倾向于汇聚空泡,团聚的空泡溃灭,对壁面产生磨损。研究结果为减缓轴针式喷嘴针阀密封面的磨损提供理论依据。

光纤位移传感器在喷油器针阀升程测量中的应用

传统的柴油机喷油器针阀升程测量方式多为接触式.文中提出运用光纤位移传感器进行喷油器针阀升程的测量,重点介绍了光纤位移传感器的原理、测量系统的组成、检测电路的特点等.实践表明,光纤位移传感器在喷油器针阀升程测量中的运用,实现了非接触测量,测量精度大大提高.

车用保险杠针阀式浇口顺序进浇数值优化

采用Moldflow软件对保险杠设置多个针阀式浇口,对各针阀式浇口开启时间进行优化,查看熔接痕、填充等值线等仿真结果,并将优化前后的仿真结果进行对比。结果表明:采用针阀式浇口,熔接痕数量极大减少,影响外观的熔接痕由11条降为3条;填充等值线疏密程度均匀,收缩率一致;翘曲变形量降低,最大翘曲变形量由12.56 mm降为9.87 mm;型腔压力和锁模力降低,最大锁模力由2500 t降为2200 t,优化效果明显。