超磁致伸缩驱动高压共轨式喷油器的结构设计及喷油特性分析

针对现有喷油器存在的喷油速率低、喷油脉宽大、响应速率慢的问题,提出了一种超磁致伸缩驱动高压共轨式喷油器的设计方案。简述了该高压共轨式喷油器的整体设计及工作原理,并且在Jiles-Atherton磁滞模型和液压传动理论基础上建立数学模型;采用COMSOL建立了驱动部分仿真模型,并进行输出位移和应力特性分析,采用AMESim建立了喷油器整体模型,并进行喷油速率分析;搭建试验平台,验证了超磁致伸缩驱动高压共轨式喷油器设计方案的有效性。结果显示:当线圈电流为3.6 A时,超磁致伸缩棒的最大输出位移可达52μm;在160 MPa的压力下喷油最低脉宽从1 ms降低到0.15 ms,并且无论脉宽长短,其脉宽-喷油量均具有良好的线性度。结果表明,提出的设计方案可行,为研制出一种高性能的高压共轨式喷油器奠定了理论和技术基础。

国六柴油机轨压和喷油正时对柴油机性能的影响

为优化柴油机性能,基于一台配备了完整国Ⅵ后处理系统的高压共轨直列4缸柴油机,开展了柴油机负荷特性研究,在此基础上研究轨压和喷油正时对柴油机性能的影响。研究结果表明:以适当较小的轨压配合较为提前的喷油正时可以达到较为理想的柴油机油耗及排放;轨压和喷油正时对HC排放的影响较小;轨压对柴油机油耗、排温、NOx排放、CO排放的影响较大,且在中等偏高负荷时更为敏感,随着轨压增加了57 MPa,柴油机油耗、排温分别下降了16.1 g/(kW·h)、63℃,NOx排放上升了663×10^(-6),CO排放下降了785×10^(-6);喷油正时对烟度及柴油机氧化催化器前端温度T4、柴油机颗粒捕集器前端温度T5、选择性催化还原系统前端温度T6的影响较大,且在低负荷时更为敏感。随着喷油正时提前6.0°,烟度下降了0.43%,T4、T5、T6峰值出现在轨压为76 MPa且喷油正时为上止点前7.5°时,温度分别为315.3、338.4、329.3℃。

喷油润滑内齿圈外圆面红外测温及误差分析

高速重载人字齿轮箱的摩擦功率损失会转换成为温升,齿面温度测量是评价齿轮箱润滑和冷却设计的重要手段。针对某人字齿轮箱中内齿圈外圆面温度的在线实时准确测量需求,提出了一种基于红外测温仪的旋转齿轮表面温度测量方法,并分别设计搭建了相关测试试验装置。首先,分析了基于红外测温仪的旋转齿轮表面温度测量误差的影响因素;其次,通过试验对待测齿面的发射率进行标定;最后,开展了不同转速工况下的喷油润滑齿轮表面温度测量试验,并分析了吹气压力和吹气温度对红外测温误差的影响。研究结果表明:待测齿面喷涂黑色哑光漆后的标定发射率为0.96,而红外测温光路上的光学镜片会使红外测温值低2℃左右;带有空气吹扫管的红外测温仪可以在线实时测量旋转内齿圈外圆面的温度,且红外与热电偶测温值的最大相对误差不超过7%;选择合适的空气吹扫压力和吹扫温度,可以进一步减小红外测温误差。

燃烧室形状及喷油策略对柴油机排放的综合影响

通过数值模拟的方法研究了活塞凹坑几何形状及喷油策略对柴油机排放的综合影响。活塞凹坑几何形状及不同喷油策略是影响直喷式柴油发动机油气混合、燃烧以及排放的重要因素。在保证活塞凹坑容积、发动机压缩比、总喷油量、总喷油持续时间不变的前提下,本文对三种不同的喷油策略及四种不同的活塞几何形状相结合的方案进行了研究,结果表明多次喷油及改变燃烧室形状对柴油机排放有着显著的影响。

回油背压对高压共轨喷油器喷油特性影响的研究

高压共轨喷油器是柴油机高压共轨电控系统中最重要的一个部件,其喷油特性(如喷油器量)的优劣将直接影响发动机的性能表现。喷油器的喷射特性不仅受到喷油器的结构参数的影响,同时在喷射过程中还受到外界工作环境的影响,比如喷油器喷射时发动机缸内的背压,以及喷油器工作时的回油通道中的背压。本文主要对某高压共轨喷油器进行台架试验测试,研究喷油器回油背压对喷油特性的影响,并分析产生影响的原因,为开发新型的燃油喷射系统提供试验数据。

深沟球轴承喷油润滑搅油损失研究

为了揭示喷油润滑时深沟球轴承搅油损失随喷油润滑条件的变化,提高齿轮箱综合传动系统的性能,建立深沟球轴承喷油润滑下的数值计算模型,并用SKF模型进行验证。采用数值模拟和设计正交方案的方法研究喷油润滑时深沟球轴承内部流场运动状态,以及在不同工况参数下深沟球轴承喷油润滑的搅油损失,并通过极差分析和方差分析确定各个因素对轴承搅油损失的影响程度。研究表明:在喷油润滑过程中,外圈表面润滑油体积分数随着润滑油的进入不断提高,并且逐渐趋于均匀稳定,而内圈表面润滑油体积分数则始终很低;喷嘴角度对轴承内部润滑和搅油功率损失影响很大,当喷嘴朝向外圈时,搅油力矩最小,但润滑性能较差,当喷嘴朝向内圈时,润滑性能最好,但搅油力矩稍大;各个因素对轴承搅油损失影响由大到小顺序为节圆直径、转速、喷油压力、喷嘴直径、温度。研究结果对探究深沟球轴承喷油润滑搅油机制和提升车辆传动效率提供了重要的设计和理论参考。

可变喷油规律高压共轨系统喷油特性随喷油脉宽的影响

可变喷油规律高压共轨系统能够通过控制增压时序与喷油时序之间的关系,实现可调喷油规律喷射,进而影响柴油机喷油特性。为探明可变喷油规律高压共轨系统喷油特性随喷油脉宽的影响规律和成因机理,在系统数学模型的基础上,建立了可变喷油规律高压共轨系统的仿真模型,并利用性能试验验证了模型的准确性,分析了在不同共轨压力下,喷油脉宽对可变喷油规律高压共轨系统喷油特性的影响。结果表明:随着喷油脉宽的增加,喷油速率曲线形态均近似于靴形(即有一个明显的拐点),且大喷油速率范围占整个喷油过程的比例逐渐增大;同时,在喷油脉宽较小时,喷油持续期随喷油脉宽变化的线性度较差,而在喷油脉宽较大时,喷油持续期与喷油脉宽基本上呈线性关系。

基于CFD的负压下高速齿轮箱喷油润滑分析

为了提升齿轮传动系统的传动效率以及齿轮副的使用寿命,有必要研究高速齿轮箱内润滑油在齿面的铺展状况,并探索最佳的喷油润滑参数。为此,基于计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)理论,建立了负压下高线速度齿轮喷油润滑有限元仿真模型;分析了在负压条件下油液射流与高速齿轮齿面的碰撞演变过程,得到了油液在不同时刻的运动情况以及在齿面的铺展情况;进一步探究了高速下不同齿轮箱压强和喷油参数对齿面润滑效果的影响规律,得到了0.5个大气压强下的最佳喷油参数。结果表明,喷嘴直径为12 mm时,油液与高速齿面碰撞后飞溅效果不明显;一定的负压可以提高齿面润滑效果,并减少齿轮副功率损失;0.5个大气压强下,喷油角度为50°、喷油距离较近、喷油速度较大时,齿面润滑效果最佳。

喷油参数对F-T煤制油混合气特性的模拟研究

基于三维流体动力学软件CONVERGE,耦合F-T煤制油表征燃料简化机理,建立F-T煤制油发动机的多维燃烧数值仿真模型,研究了喷油参数对F-T煤制油发动机典型工况下燃油喷雾、油气混合和缸内温度场的作用规律。结果表明:由于F-T煤制油十六烷值高、着火性能好的特性,一定程度的提前预喷正时和主喷正时能促进F-T煤制油的雾化和蒸发效果,有利于在滞燃期形成更多的均匀混合气,加快燃烧和放热速度,提高缸内温度;增加喷射压力能够显著提升油束湍动能,提高燃油蒸发率,缸内混合气分布更加均匀,有利于着火、快速放热;预喷油量的增加能够使油束贯穿距离增加,燃油蒸发率升高,但会加剧燃油碰壁的现象,缸内凹坑处局部过浓区域增加,着火阶段造成更多的燃烧冲击。提前喷油、增大喷射压力结合较小预喷油量的喷射参数组合有助于改善F-T煤制油发动机的燃烧过程,提高燃烧效率。

喷油特性对F-T煤制油压力振荡影响规律研究

为了减小燃烧噪声,确定影响柴油机高频压力振荡的关键因素,在某型电控高压共轨柴油发动机上燃用的清洁代用燃料Fischer-Tropsch(F-T)煤制油,选取柴油机典型运行工况,研究不同喷油特性条件下柴油机燃烧压力振荡的时域和频域特性。结果表明:推后主喷提前角和提前预喷提前角会使放热率降低,压力振荡幅值减小,气缸压力级也有明显减小的趋势;减小预喷油量会使压力升高率和放热率降低,气缸声压级减小,压力振荡现象减缓,使燃烧更加柔和;提高喷射压力,会使喷油速率增大,燃油雾化效果增强,混合气放热率提升,放热率曲线也随之上升,气缸声压级增大,发动机缸内燃烧压力振荡幅值增大。喷射压力是影响压力振荡的最显著的参数,喷射压力从85MPa上升至115MPa时,压力振荡幅值增加一倍以上;预喷油量对F-T煤制油发动机的燃烧压力振荡影响不显著;同时压力振荡的产生与放热率的变化呈现出较强的相关性。

喷油与增压脉宽对超高压共轨系统喷油特性的影响研究

超高压共轨系统能够通过控制喷油与增压时序之间的关系,实现可调喷油速率喷射,进而影响柴油机喷油特性。为探明喷油与增压脉宽对超高压共轨系统喷油特性的影响规律和成因机理,在介绍系统数学模型的基础上,建立了超高压共轨系统的仿真模型,并利用性能试验验证了模型的准确性,分析了在不同共轨压力下,喷油与增压脉宽对超高压共轨系统喷油特性的影响。结果表明:(1)随喷油脉宽的增加,喷油速率曲线形态均近似于靴形,且大喷油速率范围占整个喷油过程的比例逐渐增大,同时,喷油开启延迟保持不变,喷油关闭延迟在喷油脉宽较小时(0.6~1 ms),增加幅度明显,而在喷油脉宽较大时(1~1.4 ms),基本保持不变。(2)随着增压脉宽增加,在小喷油脉宽条件下,喷油速率曲线形态近似于靴形,且保持不变;但在大喷油脉宽条件下,喷油速率可能会出现类似于“倒靴形”的曲线形态,这是由于在喷油还未结束时,增压装置电磁阀控制信号的关闭造成增压压力迅速下降。

电控共轨式喷射系统喷油过程的试验研究

叙述了柴油机电控共轨式喷射系统喷油过程的试验装置及原理 ,实测了HEUI -A液压增压式喷油器的喷油规律 ,并对共轨压力和喷油脉宽与喷油量、预喷射和喷油率之间的依存关系进行了综合分析。

高喷油速率共轨系统喷油量偏差研究

随着柴油机行业对低油耗的持续追求和排放标准变得更加严格,要求高压共轨喷油系统的燃油喷射控制更精准,研究喷油量偏差具有重要意义。搭建高喷油速率共轨系统的试验平台,并建立仿真模型,研究该系统在不同数值范围的结构参数及不同工况条件下的喷油量偏差。仿真分析该系统喷油量偏差的影响因素及变化规律,并得到如下结论:当进油节流孔直径为(0.22±0.002)mm、出油节流孔直径为(0.28±0.003)mm、控制柱塞直径为(4.3±0.03)mm、针阀半锥角为(30.5±3)°可以实现40 MPa轨压和0.4 ms喷油脉宽工况条件下喷油量偏差率绝对值不大于8%;当针阀密封直径为(2.4±0.06)mm、针阀弹簧预紧力为(32±4)N、压力室入口直径为(1.5±0.15)mm,能够实现40 MPa轨压和0.8 ms脉宽工况条件下喷油量偏差率绝对值不大于8%,当喷孔直径取值范围为(0.24±0.02)mm,能够实现180 MPa轨压和0.8 ms脉宽工况条件下喷油量偏差率绝对值不大于8%。

柴油机蓄压式共轨喷油系统ECD-CR

柴油机蓄压式共轨喷油系统主要由低压油路、高压油路和各种传感器、电控单元ECU、执行元件等组成。燃油经低压油路、高压油路输送到高压蓄压器,再经过高压油管由喷油器喷入气缸。高压蓄压器中的压力由电控单元根据轨道压力传感器测量的压力以及需要进行调节;根据汽车的运行状态,电控单元从存储的特性曲线谱中确定合适的喷油定时、喷油持续期。研究分析表明这种喷油系统能够自动调节喷油压力、喷油量、喷油率和喷油时间,从而优化柴油机综合性能,减轻柴油机的振动和降低排放,是全新一代柴油机燃油系统。

高压共轨喷油器系统鲁棒性分析与优化

作为柴油机共轨系统的核心元件,喷油器系统鲁棒性是精确喷射技术的重要保证。针对喷油器系统稳定性分析以及多参数匹配整定困难问题,采用蒙特卡罗方法拉丁超立方体抽样原理对结构参数相关性进行计算。结果表明:预注入量与阻尼孔直径A、阻尼孔直径B、弹簧预紧力和阀芯直径的相关性高,且直径A和直径B对主喷射过程影响较大;通过NLPQL算法进行系统关键结构参数优化,使喷油器预注入和主喷射流量各增大10.7%、18.3%,预注入和主喷射容量各增长8.2%、25.6%,预注入和主喷射关闭行程各缩短6.8%、15.9%,有效提高了共轨喷油系统鲁棒性和喷射技术快速性、精确性。

超高压共轨系统喷油特性随增压脉宽的影响

超高压共轨系统能够通过控制增压时序与喷油时序之间的关系,实现可调喷油规律喷射,进而影响柴油机喷油特性。为探明超高压共轨系统喷油特性随增压脉宽的影响规律和成因机理,在介绍系统数学模型的基础上,建立了超高压共轨系统的仿真模型,并利用性能试验验证了模型的准确性,分析了在不同共轨压力下,增压脉宽对超高压共轨系统喷油特性的影响。结果表明:在小喷油脉宽条件下,随着增压脉宽的增加,喷油速率曲线形态近似于靴形,且保持不变。同时,喷油特性参数随增压脉宽的改变均保持不变,只是随着共轨压力的变化而发生变化。在大喷油脉宽条件下,随着增压脉宽的增加,喷油速率可能会出现类似于“倒靴形”的曲线形态。

喷油位置对柴油转子发动机分层混合气形成的影响研究

柴油转子发动机采用缸内直喷加引燃点火的运行方式,其混合气形成对后续燃烧过程具有重要的影响。基于实验验证的三维动态数值仿真模型,研究了喷油位置对燃烧室内燃料分层规律的影响,分析了五组不同喷油位置下燃烧室内燃料的浓度、质量分数、蒸发量等信息的变化规律。研究结果表明:改变喷油位置,缸内平均压力和平均温度的变化均较小,但是燃烧室内和点火腔附近的燃料分布规律和质量分数变化明显。当采用较远的喷油位置,即远离点火腔时,燃烧室内分层混合气的分布位置和浓度较合理,点火腔周边的燃料浓度较适中。结合转子发动机向前的火焰传播特性,喷油位置为35 mm、40 mm和45 mm是优选的方案,其混合气分布更理想。为缸内直喷液体燃料转子发动机可燃混合气组织提供一些理论参考。

基于GT-Power的四冲程柴油机喷油策略优化研究

文章采用台架试验与仿真计算相结合的方法开展研究,利用内燃机一维仿真计算软件GT-Power建立4135型船舶柴油机仿真模型,在完成四冲程柴油机仿真模型验证基础上,研究了喷油定时和喷油持续时间对燃烧及整机性能的影响。结果表明,全负荷工况下,选择-15°CA喷油提前角及30°CA的喷油持续时间可实现更高的功率输出和更佳的燃油消耗率。

基于喷油器模型的2.0 T直喷汽油机喷油控制系统开发

以直喷发动机喷油器研究对象,分析了多域流量特性,根据其工作特性建立了喷油器模型,将不同的喷油过程分为弹道区、线性区和过渡区,用于计算喷油脉宽;依据现代软件开发流程结合Simulink平台建立了变结构控制算法并进行了封装测试;依据喷油器流量测试结果对控制模型进行了标定。结果表明:该控制策略实现了低流量区域和过渡区域的喷油偏差率保持在5%以内,高流量区域的喷油偏差率保持在3%以内。

可变喷油规律研究分析

喷油规律是影响柴油发动机燃烧的重要因素之一,通过控制喷油规律可得到理想的燃烧过程。针对靴型喷射,通过将喷油规律曲线参数化,分析喷油策略对发动机性能的影响,提出优化方案。结合发动机试验,对可变喷油策略进行测试验证。