基于金属注射成形技术的电控汽油喷油器综合性能研究

针对目前电控汽油喷油器生产过程中存在材料性能不稳定、生产效率低、产品综合性能较差等问题,将金属注射成形技术引入到电控汽油喷油器的制造过程中,根据金属注射成形的技术特点及电控汽油喷油器性能要求,选择了铁基纳米晶软磁合金材料进行样品试制。通过仿真和试验手段对金属注射成形技术生产的样品和传统产品进行了综合性能对比分析,结果表明,采用金属注射成形技术生产的电控汽油喷油器在电磁性能、动态响应特性和动态流量特性等方面与传统工艺生产的样品相比具有较大的优势。

外开式汽油喷油器喷雾特性研究

在定容弹内,采用纹影和激光Mie散射技术研究了外开式压电晶体汽油喷油器使用汽油、正丁醇和乙醇时的喷雾特性。结果表明,外开式喷油器喷油形成的空心圆锥状喷雾结构由线状油束组成。喷油背压对喷雾的宏观形态影响较大。随着喷油背压的升高,喷雾中油线间隙减小并最终消失,同时喷雾贯穿度与面积均大幅减小,但喷雾锥角基本不随背压、燃料种类和时间的变化而变化。此外,随着背压的升高,喷雾横向贯穿度的减小程度大于轴向贯穿度,但是横向贯穿度始终大于轴向贯穿度。粘度较大的乙醇和正丁醇的轴向贯穿度大于汽油。横向贯穿度与喷油产生的涡流有关。涡流尺度越大,则横向贯穿度也越大。

电控汽油喷油器瞬态流动的建模方法及其数值模拟

为了研究电控汽油喷油器内部瞬态流动情况,建立了喷油器的几何模型和数学模型.采用FLUENT软件中的动网格技术和自编程序控制模型的边界条件,计算了球阀的受力情况和速度,从而模拟了喷油器球阀的运动过程.该建模方法使每一步的数值模拟计算都依赖于前一步的计算结果,从而保证了数值模拟的连续性.通过每一步的迭代,得到每一时刻喷油器内部流体的压力、速度、流量.结果表明:该喷油器瞬态流动的建模方法是行之有效的,其数值模拟结果和实验结果相吻合.该方法也揭示了喷油器喷孔拐角处空化现象的产生、发展和消失过程,并可给出喷孔出口处速度分布情况.

汽油机喷油器性能测试系统的开发与研究

参照汽油机喷油器性能测试的国内外标准设计了测试系统.对喷油器动态响应特性、流量特性、电气特性进行了较为全面的检测.动态响应特性的测试采用检测喷油器震动信号的方法,较为准确,方便.经试验研究表明本测试系统可以准确、高效的测量喷油器的性能,并且有良好的稳定性.

直喷汽油机喷油器喷雾可视化测试系统开发及试验

为了有效观测直喷汽油机喷油器工作过程中喷雾形态的变化历程,开发了一套由定容装置、供油系统、环境背压调节系统、环境温度调节系统、喷油控制系统以及高速摄像机等组成的喷雾形态可视化测试平台,并利用该平台测试了不同喷油压力、环境压力和环境温度下GDI喷油器的喷雾形态变化过程。试验结果表明,喷油压力、环境压力及环境温度是影响喷雾形态发展过程的关键因素,所开发的喷雾形态测试平台能够模拟缸内的不同压力和温度条件,并对不同喷油压力下喷雾形态的变化历程进行有效测试。

汽油直喷喷油器驱动策略优化

喷油器精准的燃油喷射需要通过高速电磁阀线圈电流的精确控制来实现,不仅可以通过提高峰值电流来改善喷油器响应,从而扩展喷油器的动态工作范围,还可以通过控制保持电流以减少喷油器发热和提高喷油器关闭速度。本文根据电磁阀式喷油器的驱动方式和性能要求,研究了峰值-保持驱动电流模式下峰值脉宽、峰值电流和保持电流等参数对喷油器性能的影响,并获得了这些参数的优化组合,提出了以延迟时间和单次喷油量分布特征为目标的喷油器驱动策略优化方法。

汽油机电磁阀式喷油器耐久性试验台设计

通过对汽油机电磁阀式喷油器国内外相关标准的解析,得出喷油器耐久性检测的技术条件及功能需求,据此设计喷油器耐久性试验台。试验台由稳压系统、温控系统、下位机控制系统和上位机人机交互系统等组成。稳压系统采用并联式活塞蓄能器恒压调控的新方法,减少了压力调节元件,降低了成本,提高了压力控制可靠性和精度;温控系统采用二级热交换和二级温度反馈控制方案,实现了热量快速换能控制,减小了试验介质温度波动。试验结果表明,试验台达到标准规定的耐久性技术指标要求。

喷孔结构对多孔GDI喷油器喷雾特性的影响

喷孔结构直接决定多孔非对称缸内直喷汽油(GDI)喷油器的孔内流动状态,进而影响GDI喷油器的雾化特性.建立了不同喷孔内圆倒角、喷孔长径比和喷孔锥角等几何参数模型,并结合CFD仿真、高速摄影和激光测量技术对不同喷孔参数的空穴现象、喷雾形态、贯穿距离和索特平均直径的概率密度等进行了研究.结果表明:喷孔内圆倒角有利于减弱空穴现象,增加贯穿距离,但油雾的索特平均直径增大;喷孔长径比对于空穴现象的影响不明显,对贯穿距离和平均索特粒径的影响并不遵循线性规律;喷孔锥角对空穴现象的影响较小,喷雾贯穿距离随着喷孔锥角的增加而减小,但每一束油束锥角变大,喷雾范围扩大,雾化质量提高.

基于MOSA算法的电控喷油器磁路结构优化设计

以车用电控汽油喷油器为对象,从电磁学、机械动力学的基本原理出发建立了电控汽油喷油器工作过程的计算模型,依据通电后线圈电流的变化特点得出了动态响应特性与磁路结构参数的函数关系。以提高动态响应特性为目标,采用多目标模拟退火算法(MOSA)对磁路结构参数进行了优化。电磁场仿真结果表明,优化后的磁力线和磁感应强度分布更加合理。实验测试结果表明,优化后的汽油喷油器的开启延迟时间和关闭延迟时间分别比优化前缩短29.41%和29.23%。仿真和实验结果均验证了优化算法的有效性。

GDI喷油器电-磁-热耦合分析

汽油直喷(Gasoline direct injection,GDI)喷油器性能受温升影响较大,限制了发动机电子控制单元(Electronic control unit,ECU)对其喷油量的控制精度。针对GDI喷油器电、磁、热子系统之间的耦合关系,建立了耦合过程的物理模型,通过研究GDI喷油器工作过程中能量损耗及转化关系,揭示了电磁转化过程中产生的损耗是造成喷油器本体温升的主要原因。以电磁转化过程中能量损耗为热源,以热辐射和热传导基本理论为依据,利用ANSYS有限元软件对GDI喷油器温度场进行仿真分析,并进行了试验验证,分析了GDI喷油器本体温度场分布特点以及温升变化对喷油器性能的影响规律。结果表明,线圈和铁芯部分的温升较高,随温度升高GDI喷油器动态响应时间延长、喷油量减少,且温升受保持电流和保持脉宽的影响较大。

背压对多孔GDI喷油器闪急沸腾喷雾形貌的影响

通过定容燃烧弹,利用高速摄影技术,研究了背压对多孔汽油缸内直喷(GDI)喷油器闪急沸腾喷雾形貌的影响.燃油为正己烷,油温变化范围为20~100,℃,背压变化范围为5.0~101.3,k Pa.结果表明:过热度并不是决定闪急沸腾喷雾形貌的唯一主要因素.不同轴向距离处的喷雾宽度同时受到过热度和背压的影响.在轴向距离7,mm以内,通过增加油温与降低背压来提高过热度均会导致喷雾宽度的增加.在轴向距离7,mm之后,喷雾宽度对背压十分敏感:当背压大于30,k Pa时,喷雾宽度随着过热度增加而变窄;当背压小于30,k Pa时,喷雾宽度随过热度增加而增加.在较高背压下,由于较大的空气阻力下蒸气不易扩散,导致浓度会较高,会促进冷凝,并降低局部压力,进一步引起喷雾坍塌;背压较低时,空气阻力较小,易于喷雾扩散,导致蒸气浓度较低,冷凝引起的压降不足以产生影响,导致喷雾宽度增加.

高背压闪急沸腾条件下GDI喷油器喷雾特性的试验

在定容燃烧弹内利用高速摄影技术研究了5孔喷油器在不同油温和背压条件下的喷雾特性,采用的燃料为正己烷,燃料温度范围为130~220℃,背压范围为0.08~0.90 MPa.结果表明:在低于大气压环境下,正己烷喷雾的各油束向喷油器的轴线位置偏移,聚拢成一个油束,喷雾发生坍塌;而在高背压闪急沸腾条件下观察正己烷的喷雾形态,可以看到单独油束,喷雾坍塌减弱,并且随油温的增加喷雾宽度逐渐变宽,这是由于高背压闪急沸腾环境下产生的大量蒸气抵消了高速射流运动引起的低压区,同时也进一步证实了高速射流运动引起的低压区不能完全解释低背压闪急沸腾环境下的喷雾坍塌.在背压为0.10~0.30 MPa下存在一个背压阈值,当背压低于阈值时,喷雾宽度随背压的增加而减小;而背压高于阈值时,喷雾宽度随背压的增加呈增长趋势.