高压油管结构对喷油速率影响的试验研究

为探究高压油管结构对喷油速率的影响,采用EFS喷油速率试验台进行了不同高压油管长度、折弯半径以及内径下的喷油速率试验。试验结果表明:高压油管内部的压力振荡对喷油速率影响显著,大喷油脉宽下会出现喷油速率上翘的现象,导致喷油量增加;高压油管的结构参数对喷油速率的影响形式不一,高压油管的长度主要影响喷油速率上翘的时刻,高压油管的内径主要影响喷油速率的数值和上翘的峰值,而高压油管的折弯半径对喷油速率几乎无影响。

面向控制的柴油机喷油速率预测模型研究

柴油机喷油过程对热效率和排放有着十分重要的影响。以喷油器喷油速率(Rate of Injection,ROI)的实验数据为基础,提出了基于轨压和激励时间(ET)信号的ROI预测模型,根据ET信号将该模型分为三类子模型,分别为:ET小于1.2ms时的四阶段模型、ET小于1.8 ms时的五阶段模型和ET大于1.8 ms时的六阶段模型。利用实验数据对模型进行了验证,结果表明,预测的ROI数据能够较好地与实验数据吻合,预测的喷油量和最大喷油速率与实验数据相比,相对误差均小于1.5%。证明所开发的ROI模型具有较高的准确度,为实现ROI规律控制提供了基础。

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%。

靴形喷油速率耦合预喷射对超高压共轨柴油机性能的影响

在介绍超高压共轨系统工作原理的基础上,基于GT-Power软件建立单缸超高压共轨柴油机的仿真模型,并利用试验验证模型的准确性,而后通过模型分析不同喷油速率、靴形喷油速率耦合不同预喷油量和靴形喷油速率耦合不同预喷提前角对超高压共轨柴油机动力性、经济性以及燃烧排放特性的影响。结果表明:通过调整超高压共轨系统中电控增压器电磁阀和喷油器电磁阀的开启时间,能够实现喷油速率的柔性可调。随着喷油速率从矩形变化到靴形,柴油机缸内压力、温度以及NO_x排放量均逐渐降低,而soot排放量逐渐升高,且靴形喷油速率可使柴油机获得最大的功率(扭矩)和最低的油耗率。靴形喷油速率耦合较小的预喷油量可以使柴油机获得更好的动力性、经济性和燃烧特性,但同时也会导致NO_x排放量的升高。靴形喷油速率耦合较大的预喷提前角有助于改善柴油机排放特性,但受到预喷油量的限制,效果并不明显。

喷油速率匹配喷油提前角对超高压共轨柴油机性能影响的仿真研究

在介绍可变喷油速率实现方法的基础上,建立了单缸超高压共轨柴油机的计算模型,并利用试验验证了模型的准确性,而后通过模型分析了不同喷油速率和喷油提前角对超高压共轨柴油机性能的影响。结果表明:通过调整超高压共轨系统中电控增压器和喷油器电磁阀的开启时间,可以实现喷油速率的柔性可调;随着增压时间的滞后,柴油机缸压、缸温、放热率以及NO_x排放均下降,而soot排放上升。超高压矩形喷油速率可使柴油机获得最好的动力性和经济性。随着喷油提前角的增加,柴油机缸压、缸温、放热率以及NO_x排放均上升,而soot排放先下降后上升,太小或太大的喷油提前角都会降低柴油机的动力性和经济性。高喷油速率方案匹配较小的喷油提前角能提升柴油机的动力输出并降低燃油消耗,且每种喷油速率都存在一个最优的喷油提前角,使柴油机性能达到最佳。

电控柴油喷射系统初期喷油速率控制方法的研究

在分析各类喷油速率控制方法的基础上提出了一种利用柱塞泄流与电磁阀控制相结合调节初期喷油速率的新方法，介绍了该方法的控制原理和结构特点，进行了喷油速率控制的匹配试验，研究了泄流槽尺寸、转速和喷油定时等对喷油速率特性的影响。研究结果表明，该方法在时间控制式电控柴油喷射系统中对初期喷油速率以及高速小油量的控制方面具有实际有效的作用。

可变喷油速率的超高压共轨系统喷射控制研究

通过AMESim软件建立了喷油速率可调的超高压共轨系统仿真模型,分析了相同喷油量条件下喷油率的变化特点。采用GT-Power软件建立单缸柴油机模型,将不同喷油率导入柴油机的燃烧计算模型,研究了不同喷油率对柴油机缸内压力、缸内温度、放热率、NO_x排放、碳烟排放及输出转矩和油耗率的影响。仿真结果表明:靴形喷油速率匹配合适的喷油提前角可优化柴油机的综合性能。搭建了超高压共轨柴油机台架,开展了不同喷油速率的喷射控制试验,结果表明:与相同油量条件下的高压共轨喷射相比,柴油机实施变喷油速率超高压喷射可获得更优异的动力性和燃油经济性,动力输出提高了5%,燃油消耗量下降了6%,碳烟排放降低,但NO_x排放升高。

柴油机高压喷射和喷油速率控制

本文介绍了柴油机高压喷射和喷油速率控制方面的最新发展情况，综述了喷油速率控制的技术方法，指出高压喷射、可变喷油定时及喷油达率柔性控制是柴油机燃油喷射系统的发展方向。

面向可调喷油速率的超高压共轨系统建模及仿真分析

针对常规高压共轨系统在喷射过程内喷油压力较低、无法灵活实现喷油速率改变等问题,提出并设计了立足国内加工能力和技术工艺的面向可调喷油速率的超高压共轨系统。在介绍其工作原理的基础上,基于AMEsim软件建立了系统的仿真模型,并利用试验验证了模型的准确性;通过模型研究了系统的压力特性和喷油控制特性,同时分析了电控增压器的关键结构参数对系统性能的影响规律。结果表明:面向可调喷油速率的超高压共轨系统可以将燃油压力放大至超高压状态,并且通过改变系统内电控增压器和喷油器各自电磁阀的控制信号作用时间,能够实现灵活可控的喷油速率曲线形状。相比于控制室容积和阀芯质量,出油孔直径和阀芯位移对系统性能的影响较大,随着出油孔直径和阀芯位移的增加,增压室压力和喷油速率峰值增大,而燃油泄漏率先上升后下降。

一种新的柴油机初期喷油速率控制方法

在分析各类喷油速率控制方法特点的基础上，笔者提出了一种通过对柱塞供油初期的泄流控制来调节初期喷油速率的新方法，介绍了该方法的控制原理和结构特点，进行了电控柴油喷射过程的模拟计算及参数选配，研究了泄流槽尺寸。

共轨喷油器喷油速率试验研究

高速高强化发动机对燃油系统的喷油速率提出更高的匹配需求,特别是在高转速、高功率密度运行条件下,要求喷油持续期尽量缩短。本文围绕喷油速率,在共轨喷油器上进行了喷油嘴、控制油路等多参数匹配试验研究,得到了影响喷油持续期的关键参数,为改进设计喷油器、优化喷油速率提供相应的技术策略。

平板法与Bosch长管法测量喷油速率的试验对比

根据动量守恒原理,设计了一种平板法喷油速率测试系统,可用于喷油器单个喷孔喷油速率的测量。为检验该系统的准确性,对油泵试验台上同一套燃油喷射系统用平板法与Bosch长管法进行喷油速率的试验对比。在改变启喷压力与喷油量的情况下,将两种方法的喷油速率曲线、单次累积喷油量与实测值做对比分析,计算得到平板法的相对测量误差μ≤4.5%,长管法的相对测量误差μ≤3.6%。因此,平板法的测量结果准确度较好,接近于长管法。

可变喷油速率的电控单体泵喷射系统控制研究

利用AMESim软件建立柴油机喷射系统仿真模型,对柴油机的结构参数进行匹配优化,选取5种比较合理的方案,并将其中的两组导入到AVL-BOOST整机仿真模型中,选取最优的供油定时角。在定喷油量、定供油定时角前提下,将不同喷油速率导入到柴油机仿真模型当中,研究不同喷油速率对柴油机缸内温度、压力、排放、放热率以及油耗和转矩的影响。结果表明:合理的喷油速率和供油定时角能进一步优化柴油机的综合性能,同时选取1组动力性能和经济性比较好的方案,进行柴油机的台架试验,仿真和实验的误差在2%以内。结果表明仿真有助于探索柴油机的综合性能规律。

喷油速率控制及其技术发展

1 前 言 世界各国对柴油机的排放要求日趋严格,尤其是针对应用日趋广泛的直喷柴油机,不仅要求有低的NO_x和碳烟微粒排放,还要有低的噪声。因此,在满足良好的经济性和动力性的前提下。

提高电控喷油器喷油速率的方法和试验研究

喷油速率是反映喷油器工作能力的最重要数据之一,无论是提高燃油系统压力、改变喷油嘴参数,或者改进控制阀流动参数、优化电磁铁驱动等,最终目标都是通过喷油器喷油速率和喷雾质量的改变来达到与发动机燃烧需求相匹配的目的。本文通过模拟仿真与试验分析,来研究影响电控喷油器喷油速率的关键结构形式和技术参数。对采取的改进措施进行试验验证有效性,为今后正向设计喷油器提供依据,以实现不同发动机对喷油速率的差异化匹配需求。

一种改变喷油速率形态的新方法

本文提出一种利用双胞胎泵实现喷油速率形态调节的新方法,除了介绍该方法的控制原理和结构特点外,还给出了某些感兴趣的试验结果。喷油规律测试和柴油机台架初步试验表明,该方法能够起到调节喷油速率形态的作用,在控制直喷单缸柴油机工作粗暴性和降低NO_x排放方面具有良好的效果。

基于平板式压电力传感器的喷油速率测量装置

以动量守恒方程所推导的燃油喷射速率计算公式为理论依据,试验搭建了新型喷油速率的测量装置,能够简便测得喷油器单个喷孔的喷射冲力。选用博世长管法试验标定平板式喷油速率测量装置的测量结果,比较喷油信号,分析喷油量、喷射距离对喷油速率的影响,测定该装置的测量误差小于4.8%,可以用来测量并反映喷油器喷孔的实际喷油规律。

影响Zeuch法喷油速率测量精度的关键因素研究

为提高汽油直喷喷油器喷油速率的测量精度,基于Zeuch法原理开发了喷油速率测量系统。研究发现容器测量腔内容器刚度和含气量都会对Zeuch喷油速率测量精度产生重要影响,同时通过试验与仿真计算对这两个关键因素进行定量的系统的研究。结果表明:低刚度容器在相同喷油条件下体积膨胀相对高刚度容器更大,由此测得的喷油速率曲线相对偏低,测量精度降低;当含气量较大时,腔内压力变化曲线中的压力增量呈线性减小,波动振幅增大,同时波动频率减小,这会导致喷油速率与实际值相比偏低且波动较大。基于研究结果,提出相关修正方法来提高喷油速率测量精度。经优化后的喷油速率测量系统的测量精度大大提高,具有较高的重复性。

喷油器喷油速率对非道路用柴油机燃烧和性能的影响

在一台非道路用柴油机上进行台架外特性试验,对比研究了使用某新喷油器与原喷油器对该非道路用柴油机的燃烧过程、动力性和经济性的影响,并选择性能更好的喷油器进行了非道路稳态循环测试(NRSC),检验该柴油机排放水平。外特性试验结果表明:使用新喷油器后,喷油速率明显提高,喷油持续期缩短;燃料燃烧的最大放热量和最高放热速率增加,缸内最大爆发压力和最高气体温度相应增加;转矩增加,有效燃油消耗率下降。随后,该非道路用柴油机使用新喷油器进行了非道路稳态循环8工况测试,试验结果表明:非道路稳态循环测试的CO、HC、NOx以及PM加权总排放量均低于中国第四阶段非道路用柴油机排气污染物排放限值。

直喷柴油机喷油速率对燃烧及排放的影响

喷油速率是降低排放的一个重要因素。高压喷射结合小喷孔直径可以减少NO_x与碳烟的排放。本文研究了预喷射及两种较小初始喷油速率的喷油模型对燃烧及排放的影响,发现初始喷油速率比小喷孔油嘴对NO_x排放的影响更大,而后期喷油速率的增加是影响烟度的一个主要原因。