高压共轨直喷式柴油机混合气浓度场对快速NO生成影响的研究

利用商用CFD软件FIRE,建立轻型车用高压共轨直喷式柴油机燃烧系统的仿真计算模型。在通过试验验证仿真模型和计算方法的基础上,仿真计算分析了燃烧室内混合气浓度场的动态分布特性对快速NO和碳烟生成规律的影响。研究结果表明:直喷式柴油机燃烧过程中快速NO的生成与混合气浓度场的分布特性密切相关,在混合气较稀薄区NO的生成速率对温度的依赖性较强;而在混合气较浓区NO的生成速率对该区温度的依赖性较小,只与浓度场分布特性有关,说明在温度低于1 800K的较浓混合气区域也会生成快速NO。通过虚拟采样计算结果绘制出快速NO生成的Φ-T图,有利于完善直喷式发动机NO的生成机理。

我国发展高压共轨直喷式柴油机的思考

阐述了高压共轨喷油系统的特点和构成,对高压共轨直喷式柴油机的模型建立及控制方式做了深入讨论,并对发展我国电子高压共轨喷油柴油机提出了一些建议。

高压共轨柴油机国产芯片控制系统研究

针对现有高压共轨柴油机电控单元高度依赖进口芯片、自主不足的问题,提出了基于全国产芯片的高压共轨柴油机电控单元方案。所设计的国产控制单元选用兆易创新的GD32F450芯片为控制核心,承担发动机数据采样、处理、存储与控制任务。首先,采用Boost升压电路提供喷油器峰值电流,利用分立器件设计双边驱动与电流反馈电路,在不依赖进口专用芯片的条件下,对喷油器驱动电流进行闭环控制;然后,基于FreeRTOS操作系统,开发高压共轨柴油机底层驱动软件,实现对不同任务调度周期的精准控制;最后,对所设计的电控单元进行了实验验证。结果表明,所设计的国产高压共轨柴油机电控单元功能齐全、工作稳定,双边驱动电路典型峰值电流为22 A,维持电流为10 A,最小喷射间隔时间为200μs,多次喷射性能与Bosch系统相当。发动机不同转速条件下任务调度周期精准、实时性好,研究证实了高压共轨柴油机电控单元全国产化方案的可行性,对推动发动机电控技术自主可控提供了有益参考。

预喷参数对轻型车用高压共轨柴油机振动影响

以某一轻型车用四缸高压共轨柴油机为研究对象,研究了预喷参数对柴油机整机振动的影响。在不改变柴油机零部件的前提下,改变预喷油量和主、预喷时间间隔,对比分析各参数下柴油机整机的振动情况。试验结果表明:随着预喷油量的增加,整机振动变大。怠速工况下预喷对整机振动影响更为明显。预喷油量的确定必须要由主、预喷时刻以及循环喷油量共同决定才能实现减振;存在最佳主、预喷时间间隔使整机振动最小,并且这一时间间隔与喷油量及主喷时刻相关。

直喷式柴油机高压共轨技术及其对排放的影响

本文对传统喷油系统和高压共轨喷油系统的喷油特性进行了对比,研究了高压共轨喷油系统的喷油特性对柴油机排放特性的影响。研究表明,高压共轨喷油系统独立的高压喷射、精确的喷油正时及柔性可控的喷油规律对柴油机排放性能有较大的改善作用并具有较大的挖掘潜力。

单体泵与高压共轨对农用柴油机燃油消耗率影响的对比分析

通过对农用柴油机电控单体泵燃油系统和电控高压共轨燃油系统加权燃油消耗率样本的统计分析得出,符合第三阶段排放标准要求且进气方式为增压中冷的农用柴油机,电控单体泵燃油系统加权燃油消耗率平均值比电控高压共轨燃油系统加权燃油消耗率平均值高约11 g/(kW·h)。

高压共轨直喷柴油机缩口燃烧室内混合气形成的多维数值研究

改进设计了高压共轨直喷式柴油机缩口型燃烧室,利用FIRE软件针对不同燃烧室结构对燃烧室内气流特性的影响进行了多维数值模拟。研究了高压共轨喷射系统与缩口直喷式燃烧室匹配时不同喷射参数对燃烧室内流场、浓度场和温度场分布特性的影响,以及混合气形成过程的微观特性。研究结果表明:改进后的缩口直喷式燃烧室能够合理地利用喷雾的动能,提高燃烧室内的气流强度及其保持性,从而加强燃烧开始后燃油与空气的混合能力,促进扩散燃烧过程。因此,合理的燃烧室形状配合喷射时刻和压力的有效控制能在提高发动机性能的同时降低排放,是高压共轨直喷式柴油机实现高效率低排放的有效途径。

燃烧参数对高压共轨式柴油机怠速噪声影响的控制研究

本研究针对某小型四缸电控高压共轨柴油机进行了不同燃烧参数对怠速噪声影响的控制研究。研究结果表明,在怠速时不带预喷,只有主喷射的情况下怠速噪声最小,颠覆了预喷一定会减小噪声的认识。

柴油机高压共轨系统喷油故障分析及优化试验

船舶动力系统关乎船舶航行的稳定性和安全性,作为船舶动力系统的关键,柴油机高压共轨喷油技术已成为船舶动力供给的核心技术之一。针对柴油机工作过程中出现喷油故障导致排温异常等情况,开展柴油机高压共轨系统喷油故障分析。基于高压共轨系统喷油原理,分析了高压共轨系统蓄能器限流阀的卡堵原因,并对限流阀的结构进行优化,在此基础上开展了海上试航实验。实验结果表明:优化的限流阀可以满足要求,解决了高压共轨系统喷油故障等问题。

高压共轨柴油机燃油系统故障与运行特性

基于MANL48/60CR型柴油机燃油系统,对其高压油泵故障原因进行分析。利用AMEsim软件模拟燃油进机流量和轨压变化率对油泵柱塞润滑性能的影响,结果表明适当提高主机燃油进机流量和降低轨压变化率,可有效提高柱塞环槽润滑油压,改善柱塞的润滑和冷却性能。

缸内直喷汽油机与高压共轨柴油机燃油供给系统对比

缸内直喷汽油机和高压共轨柴油机均采用缸内直喷燃油的技术,因汽油和柴油性质不同,缸内直喷汽油机和高压共轨柴油机结构的不同,两者的燃油喷射系统有区别。文章从燃油系统结构组成和燃油喷射控制两方面对两者的燃油系统做了对比分析,可为汽油机缸内直喷技术和柴油机高压共轨技术的研究提供参考。

MAN L48/60CR型柴油机高压油泵故障分析

文章针对MAN L48/60CR型柴油机常见的高压油泵故障,从燃油供油系统、安全阀、燃油喷射控制单元、节流阀、高压油泵柱塞等方面分析可能出现的原因,深入讨论了高压油泵柱塞磨损故障机理,提出了高压油泵使用建议,为该机型柴油机管理提供一定的使用参考。

GD-1高压共轨式电控柴油机的起动控制策略研究

基于GD 1高压共轨电控柴油机分析了柴油机起动困难的原因,并在高压共轨电控燃油喷射系统的基础上设计了柴油机起动过程的控制策略,分别对喷油量、喷射压力与燃油喷射进行控制。试验结果表明,采用以上控制策略可有效改善柴油机起动性能。此控制策略可在不增加任何硬件的基础上提高柴油机的起动性能,满足实际车用柴油机的使用要求。

基于响应曲面法的非道路用高压共轨柴油机设计点优化标定

针对柴油机采用高压共轨系统带来标定与优化工作量显著增加的问题,基于Box-Behnken设计与响应面法对处于标定阶段的一款非道路用高压共轨柴油机进行了研究。以该柴油机设计点为例,在最大转矩转速1 600 r/min与额定功率转速2 600 r/min的全负荷工况下,选取主喷油量、预喷油量、主喷正时以及喷油压力4个标定变量为因子,在满足设计指标与相关约束的条件下进行了优化标定。试验结果表明:基于响应曲面法建立的柴油机各二阶响应面回归模型具有良好的准确性和预测能力,决定系数R2、调整决定系数R2 adj以及预测决定系数R2 pred均在0.92以上,试验值与预测值的最大偏差不超过3.07%;优化之后得出的标定变量组合使得该非道路用高压共轨柴油机的最大转矩达到200.7 N?m,额定功率达到40.1 k W,满足其设计指标,同时有效燃油消耗率、空燃比、最高气缸压力以及最高排气歧管气体温度均在许可的约束范围之内,表明将响应曲面法用于非道路用高压共轨柴油机设计点的优化标定是可行的。

高压共轨式柴油机电磁阀驱动响应性研究

建立了高压共轨式柴油机电磁阀驱动电路的数学模型。通过对模型的分析,研究了驱动电压、元器件特性、驱动方式对电控柴油机电磁阀的开启以及关闭响应的影响并通过实验验证了该模型的正确性。讨论了在电流进入保持时,采用脉宽调制(PWM)的驱动方式,驱动电压与脉宽调制频率、电流波动间的关系。设计了采用高低电源驱动的电控柴油机电磁阀驱动电路。该电路驱动电控柴油机电磁阀时,驱动电流从0提升到峰值电流10A仅需要63μs,驱动电流从保持的5A降低到0．3A时仅需要35μs,满足电控柴油机对电磁阀驱动电路的严格要求。

高压共轨柴油机高海拔(低气压)燃烧特性

利用内燃机高原环境模拟试验台,对经过高海拔标定后的高压共轨柴油机进行了外特性试验,重点研究了高原环境条件(0～5,km)对低速和高速燃烧特性的影响.结果表明:该柴油机在低速下平均指示压力、最高燃烧压力、最大压力升高率和放热率峰值均随海拔的增加而减小;海拔每升高1,km,上述燃烧参数分别平均降低6.83%、7.03%、4.00%和3.92%.低速下最高燃烧压力点、放热率峰值点和放热率重心随海拔基本保持不变,最大压力升高率点后移.高速下平均指示压力和放热率峰值随海拔的增加而减小,海拔每升高1,km,分别降低2.59%和2.00%;最高燃烧压力随海拔基本保持不变,最高燃烧温度随海拔的增加而增高;最高燃烧压力点、最高燃烧温度点和放热率峰值点以及放热率重心前移.在高海拔高速工况下发生了燃烧压力振荡,造成噪声和机械负荷增大.

高压共轨柴油机高海拔全负荷标定

高原标定是高压共轨柴油机开发过程中的重要环节.利用高海拔(低气压)标定试验系统进行了高压共轨柴油机不同海拔下的全负荷标定试验,研究了最佳喷油参数随海拔的变化,并进行了高压共轨柴油机不同海拔下的功率试验.研究结果表明,最佳循环喷油量随海拔的增加而减小,海拔每升高1 000,m,循环喷油量下降2%～4%;中高转速下最佳喷油提前角和轨压随海拔的增加而增大.海拔每升高1 000,m,最大转矩降低2.8%,标定功率下降2.9%.不同海拔下柴油机速度系数保持不变.不同海拔中高转速燃油经济性基本保持不变,低转速下燃油经济性恶化,海拔每升高1 000,m,低转速下燃油消耗率增加3.9%.

高压共轨柴油机轨压复合控制策略的研究

通过对高压共轨柴油机轨压控制的需求分析,设计了一种串级控制和开环控制自动切换的复合控制策略,串级控制的主控制器采用可变PID的控制方式,具备了柔性控制的特征。利用ETAS公司的ASCET软件平台开发实现了轨压控制策略,借助该公司的ES1000硬件、INTECRIO软件,在以飞思卡尔的MC33886为高压泵电磁阀主驱动芯片的自制驱动电路基础上进行了台架试验。研究结果表明:该轨压控制策略能够满足控制需求,轨压响应快速、准确,解决了轨压控制随发动机工况的变化而改变的柔性问题。

基于MC68376的高压共轨柴油机电控单元的设计

本文以产品化为目标,设计了柴油机高压共轨燃油系统的电控单元。采用了高性能的微控制器MC68376,运用模块化设计方法,针对工程运用的实际特点,全程按照可靠性设计规范,设计了电控单元的硬件和底层软件。其中硬件包括:MCU、电源、输入输出等模块,软件包括:初始化、采样处理和输出处理等模块。柴油机台架试验和实车试验表明,该系统功能强大、性能可靠,能对柴油机高压共轨燃油系统进行精确可靠的控制。

高压共轨柴油机燃烧与二氧化氮排放特性研究

在一台高压共轨、涡轮增压中冷柴油机上进行了燃烧与排放特性试验,研究了柴油机NO2排放与燃烧特性之间的关系。试验结果表明:随着负荷的增大,高压共轨柴油机NO2排放浓度呈先减小后增大的趋势,而NO2比排放量均逐渐减小;NO2占NOx比排放量百分比为3.4%～33.1%,在低负荷时NO2/NOx增加明显;NO2比排放量和NO2/NOx排放与燃烧重心均呈一定的对数函数关系,具有较强的相关性,2 300r/min时相关系数R2≥0.90。