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。

针阀运动对断油阶段空化和倒吸的影响

基于流体体积函数(volume of fluid,VOF)模型和动态重叠网格技术对柴油机喷油嘴断油过程中燃油流动特性进行了三维动态模拟。并通过可视化试验对透明喷嘴断油前后的流动进行了试验研究,着重分析了针阀运动对空化和倒吸的影响,其数值模拟与试验一致。结果表明:在针阀落座过程中,喷孔先于压力室发生空化现象,但二者最大空化量表现为压力室大于喷孔;通过对空化和倒吸进行量化分析证实空化溃灭后导致喷嘴内的压力降低是引起空气倒吸的原因;同时对3种不同针阀落座速度喷嘴内的空化和倒吸展开研究,结果显示3种喷嘴压力室内的空化量随针阀运动速度增大而增大,而喷孔内空化量基本相等;最后,通过理论推导得出了反映断油过程中喷嘴内空化的新空化数,解释了喷嘴内产生空化的机理,及针阀运动对喷嘴内空化和倒吸影响的原因。

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。

针阀运动规律及其对喷嘴内流和喷雾特性影响

基于超快X射线成像技术研究了GDI喷油器针阀动力学特性和控制电流信号对针阀运动的影响规律。通过仿真计算分析了GDI喷嘴针阀抬升过程对内流空化现象和近场喷雾射流瞬态特性的影响,研究了针阀横向振动对于孔间不均匀性的影响。实验结果表明,针阀组件达到最大限位及落座时会与铁芯和阀座碰撞产生振荡,不利于喷油量的精确控制,减小控制电流能改善喷油控制精度。模拟结果表明,针阀抬升过程中,燃油在喷孔入口上表面产生空化,导致射流喷雾偏离喷孔轴线,最大偏转角可达到5°左右。喷射过程中喷雾油束的偏转会导致喷嘴沉孔出口位置积油,在燃烧的过程中产生积碳,影响发动机的颗粒物排放。在低针阀升程时,针阀横向振动会导致孔间流速不均匀,而随着针阀升程增加,孔间不均匀度显著降低。

柴油机双层多孔喷油嘴瞬态流动特性

以某型国产喷油器喷油嘴为对象,在X射线精确测量其几何参数的基础上,采用动网格技术对喷油嘴内部瞬态流动进行模拟研究,并通过可视化试验验证所建模型的准确性.研究了不同位置处、不同喷射压力下喷孔内流量系数、气相体积分数随针阀运动的变化,分析了燃油性质对喷孔内流动特性的影响.结果表明:在相同的喷油压力下,上层喷孔与下层喷孔相比,空穴现象会提前出现,且空穴发展更加迅速,空穴区域更大;针阀关闭阶段与针阀开启阶段相比,喷油嘴内部空穴发展较快,喷嘴内空穴在针阀关闭的前一刻会瞬间增加;喷油压力增加,空穴现象产生时刻提前,空穴发展区域增大;进出口压力相同时,喷孔内空穴现象的发展及其强度受燃油运动黏度、饱和蒸汽压和密度的影响.

柴油机喷嘴内涡线空化特性的实验与数值模拟

柴油机喷嘴内涡线空化是一种不同于几何诱导空化的两相流动,对随后的喷雾雾化具有重要影响.基于可视化试验和数值模拟方法,针对两渐缩锥形孔柴油机喷嘴内部的涡线空化现象展开研究.结果表明:涡线空化有针阀-喷孔型和喷孔-喷孔型两类,它们起源并沿着旋涡核心发展,且其强度依赖于旋涡核的涡量大小.同时,针阀-喷孔型和喷孔-喷孔型涡线空化分别主要发生在较低和较高的针阀升程下,且针阀-喷孔型涡线空化强度更大、持续期更长.

柴油机喷油器内部空化流动的数值模拟研究

柴油机喷油器内部的空化流动现象对燃油雾化、燃烧及排放有重大的影响,而针阀运动又直接影响着喷油器内部空化流动的生成与发展。为此,运用欧拉双流体法对喷油器内部流动进行气、液两相流的动态模拟研究,分析了不同针阀升程下喷孔内部空化分布及发展情况。研究结果表明,针阀上升和下降过程中,喷孔内空化流动变化剧烈;针阀升程稳定时,喷孔内空化流动相对稳定;喷孔入口增加倒角,可以有效缓解喷孔内的空化现象。

喷油器控制阀偶件燃油泄漏对喷油性能的影响

为研究大功率柴油机喷油器控制阀偶件泄漏对喷油性能的影响,应用AMESim建立喷油器仿真模型,通过喷油量试验验证仿真模型的准确性。仿真分析偶件泄漏规律和控制阀偶件配合间隙对喷油性能的影响,得到针阀运动、喷油持续期等参数随偶件配合间隙变化的规律。结果表明:随着针阀偶件配合间隙增大,喷油速率和喷油持续期增大,针阀开启时间提前、关闭时间延后;随着控制柱塞偶件配合间隙增大,喷油速率和喷油持续期减小,针阀开启时间呈先保持不变、后略有延后的变化趋势,针阀关闭时间呈先保持不变、后提前的变化趋势。

高压油管的压力控制分析

通过对高压油管的出油过程、进油过程、凸轮的运动及压油过程进行分析,探讨了对单向阀开启时长的调整,以保持高压油管内压力尽量稳定。再分别探讨了在增加一个喷油嘴、安装一个单向减压阀的情况下高压油泵和减压阀的控制策略。此研究对提高发动机的工作效率、减少能源损耗具有重要意义。