STRUCTURE PARAMETERS DESIGN AND PERFORMANCE TEST OF FUEL INJECTION SYSTEM

Based on the numerical simulation analysis, structure parameters of the high pressure fuel pump and common rail as well as flow limiter are designed and the GD-1 high pressure common rail fuel injection system is self-developed. Fuel injection characteristics experiment is performed on the GD-1 system. And double-factor variance analysis is applied to investigate the influence of the rail pressure and injection pulse width on the consistency of fuel injection quantity, thus to test whether the design of structure parameters is sound accordingly. The results of experiment and test show that rail pressure and injection pulse width as well as their mutual-effect have no influence on the injection quantity consistency, which proves that the structure parameters design is successful and performance of GD-1 system is sound.

电控高压共轨喷油系统结构参数对轨内压力波动仿真分析

采用GT软件建立电控高压共轨燃油喷射系统模型,并利用构建的仿真模型研究高压油泵的进油阀组件、排油阀组件以及活塞凸轮组件,其三个主要部分的结构参数变化对共轨管中压力波动的影响。通过研究可知高压泵在实际工作时所承受的压力波与活塞的状态有直接关系,且活塞状态包括其质量、长度、直径、容积等。为了更好地研究进排油阀对压力波动之间的关系,选用8组参数进行实验研究并验证进排油阀体直径、质量、弹簧预紧力、弹簧刚度的变化与压力波动之间的相互影响作用,进而通过对比选取最佳阀体。通过仿真分析可知,共轨喷油系统压力波动程度会受到系统结构参数的影响,并可以为系统的优化设计提供参考依据。

基于堆叠稀疏自编码器的多缸喷油器堵塞定位算法

燃油喷射系统的工作质量直接影响柴油机工作过程及性能,针对多缸机不同喷油器发生堵塞故障且故障程度不一时,传统故障诊断方法难以精准定位故障喷油器的问题,提出一种基于堆叠稀疏自编码器(Stacked Sparse Autoencoder,SSAE)的故障定位算法。通过SSAE提取不同喷油器发生堵塞故障时轨压信号的深层特征,以softmax网络实现故障部件定位。以一维轨压信号为输入,故障喷油器定位为输出,并研究算法超参数对算法精度的影响。研究结果表明,此算法能精准定位发生堵塞故障的喷油器,且精度不受堵塞程度的影响,故障诊断正确率可达96.7%。

双升程电控喷油器多次喷射油量波动特性研究

为实现船用柴油机高压共轨系统喷射的柔性和稳定控制,提出一种双升程电控喷油器,基于搭建的喷油器AMESim仿真模型,探究了喷油器不同多次喷射模式下的油量波动特性.结果表明:大升程预喷模式下的主喷量标准差随预喷量的增加先上升后下降,而小升程预喷模式下的主喷量标准差随预喷量呈幅值逐渐降低的波动变化趋势.总体上,在预喷量为161~660 mm^(3)范围,小升程预喷模式在降低主喷量波动程度方面比大升程预喷模式更占优势.预喷射采用小升程喷射模式且预喷量一定时,升程切换延迟为0.2 ms的靴形主喷模式在降低主喷量波动程度方面略优于相同主喷脉宽或相同单次喷射油量的大升程主喷模式.大升程和小升程后喷模式下的后喷量标准差随主喷脉宽和目标后喷量均呈波动变化趋势,且小升程后喷模式下的后喷量标准差波动程度更小.与大升程后喷模式相比,小升程后喷模式在降低后喷量波动程度方面更占优势.

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。

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。

基于可变喷油规律的设计分析

为优化轻重型柴油机的燃烧效率以及满足严格的排放法规,提出一种基于双喷油器的可变喷油规律构想。利用Simulink搭建喷油器执行驱动仿真模型,并在发动机仿真台架中进行仿真验证。研究结果表明,通过控制双喷油器开始喷射时刻以及喷射持续时间,可实现方形、斜坡形、靴型和反斜坡形等不同形式的喷油规律。其中,喷油控制策略可对主喷实现靴型、方形、斜坡与反斜坡形、预喷实现斜坡形、后喷实现方形喷油规律,最终通过构建多种喷油规律未来可实现不同工况下的最优喷油规律。

高压共轨喷油器喷射特性实验与仿真

采用实验与数值模拟相结合的方法,进行了不同控制参数:共轨压力、喷油脉宽条件下高压共轨喷油器的喷射特性研究。通过实验数据总结了电磁式喷油器喷油量、喷油率、针阀开启延迟与关闭延迟、喷油持续期等喷射特性。利用AMESim软件建立的高压共轨燃油系统模型进行仿真计算,与实测喷油器喷油率结果进行了对比验证,分析了共轨系统喷射过程中喷油器内液力过程和针阀运动特性,得到了高压共轨喷油器喷射特性随共轨压力和喷油脉宽的变化机理和规律。

共轨喷油器高速电磁阀电磁力影响因素分析

为研究关键参数对共轨喷油器高速电磁阀电磁力的影响,本文根据电磁耦合原理建立了考虑最大电磁力饱和现象的电磁阀电磁力数学模型,并基于该电磁力模型进行了参数分析。结果表明:电磁力随驱动电流的变化取决于电磁阀总磁阻和驱动电流范围。当电流小于4 A时,驱动电流是电磁力增加的主要因素,当电流大于4 A后,总磁阻成为制约电磁力增加的决定因素。在电流为10 A时,电磁力随气隙的增加而降低,且降低的程度逐渐增大、气隙直接影响气隙磁阻和电磁阀软磁材料磁阻的变化;电磁力随线圈匝数的增加而增大,但其增大的程度逐渐减小,这是电磁阀总磁阻对电磁力降低的贡献率随线圈匝数增加而增大造成的。

高压共轨喷油器设计参数对性能影响的研究

对一种新型高压共轨式柴油机电控喷油器的结构参数对喷油器响应特性、喷油规律的影响进行了试验研究 ,设计了一种新型的液力平衡式电磁阀并对其结构参数进行了参数优化研究。给出了控制室结构参数对喷油器液力响应特性和喷油规律形状剪裁的研究结果 ,实现了喷油规律形状的灵活控制 ,因此称该喷油器为灵活控制喷油规律的共轨喷油器 ,简称 FIRCRI。

高压共轨喷油器控制阀空化研究

为了研究较高轨压条件对共轨喷油器控制阀的影响,对典型的共轨喷油器进行了可靠性试验,而且针对控制阀及其上游流道进行了非定常气液两相流动模拟计算和分析。计算所需的动网格边界条件由执行器衔铁杆位移测量试验获得。通过测量喷油器的动态回油流量,对计算模型进行了试验验证。可靠性试验结果表明控制阀的阀座锥面存在空化穴蚀损伤。模拟计算结果表明,当入口压力条件达到250 MPa级别后,在控制阀上游的导流孔内出现明显的空化现象;在150 MPa、200 MPa和250 MPa 3个级别的入口压力条件时气液两相质量交换率的比值为1∶1.187∶1.437。为匹配250 MPa及以上级别的轨压条件,控制阀上游流道结构须改进。

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%.

高压共轨整体式喷油器设计参数研究

针对高压共轨喷油系统喷油率的要求 ,介绍了几种理想的喷油率。研究、分析一种整体式喷油器设计方案 ,并建立了相应的Simulink仿真程序 ,研究喷油器的关键结构参数对系统达到所需的4S喷射的影响。

柴油机高压共轨喷油系统内的瞬变流动研究

在分析柴油机高压共轨喷油系统的工作过程及系统特性的基础上 ,研究了该种喷油系统内部的瞬变流动现象 ;建立了高压共轨喷油器内部流动的数学模型 ,并进行了讨论和分析。

电控喷油器的优化设计

根据电控喷油器各部件的结构特点、耦合关系及物理性质,建立了电控喷油器电磁阀驱动、电磁阀、液力、机械系统耦合的数学模型,完成了仿真计算并获得了各因素对电控喷油器性能影响的空间图谱;系统地研究了电控喷油器结构参数对喷油器动态响应的影响。以仿真结果为基础,以系统的响应和经济性为目标,建立了系统的多元回归方程。通过多目标规划,对系统的结构参数进行了优化。利用分析结果,设计了相应的零部件。在喷油器动态特性测试台架上,对经过优化设计的喷油器进行了动态响应特性等测试。测试结果与仿真结果有较好的一致性;喷油器针阀开启和关闭响应时间均可达0.2 m s,喷油规律波形与控制脉冲波形基本一致。

喷油参数对丁醇/柴油混合燃料燃烧及排放影响

针对高压共轨柴油机,研究了不同喷油压力和主预喷间隔角度下,正丁醇/柴油混合燃料对压燃式发动机燃烧及颗粒物排放的影响规律.结果表明:柴油中掺混正丁醇后,滞燃期延长,预混合燃烧量增加,燃烧持续期缩短,碳烟及颗粒物排放大幅降低,微粒粒径减小,核态微粒比例增加,NO_x排放变化不大.喷油压力由80MPa提高至100MPa,混合燃料消光烟度明显降低,继续提高喷油压力不但对碳烟排放降低作用减弱,还会进一步造成NO_x排放增加,同时核态微粒数量明显增加.主预喷间隔角度过小会造成主预喷燃油燃烧重叠,使碳烟排放增加,随主预喷间隔角度增加,总微粒、积聚态微粒数量浓度明显降低,核态微粒比例增加,当主预喷间隔角度增大到20°CA后,继续增大主预喷间隔角度对碳烟排放降低作用不明显.

电控喷油器参数对高压共轨系统循环喷油量波动影响的量化分析

为研究电控喷油器参数对高压共轨系统循环喷油量波动的影响，利用AMESim仿真平台建立了电控高压共轨喷油系统数值仿真模型，并通过在高压共轨系统试验台上试验，验证了仿真模型的准确性。接着在此基础上对循环喷油量波动进行分析，揭示了喷油器参数对循环喷油量波动的影响规律。最后进行了量化分析，得到了喷油器参数变化引起的循环喷油量波动百分比的变化规律。结果表明，衔铁残余气隙、电磁阀预紧力、出油孔直径、进油孔直径、针阀预紧力和针阀升程是影响高压共轨系统循环喷油量的主要电控喷油器参数，在不同的轨压和喷油脉宽下，这些参数的变化引起的循环喷油量波动百分比分别为5.0%~16.8%、7.8%~26.2%、14.1%~22.9%、17.0%~23.3%、7.5%~33.2%和0~21.8%。

压电式高压共轨喷油系统喷油量波动特性试验

研究了压电式高压共轨喷油系统多次喷射过程中影响主喷油量波动的因素,采用EFS IFR8420型单次喷射仪对预喷和主喷的油量及喷油速率进行精确测量,总结了主喷油量波动的影响因素及其变化规律:预喷油量越小、主预间隔时间越短,主喷油量波动幅度越大,且随着主预间隔时间的增加,主喷油量呈周期性波动且波动幅度逐渐衰减。通过试验确定了预喷产生的压力波动是导致主喷油量波动的主要原因,为后续的多次喷射控制策略的设计和主喷油量的压力波动修正提供了可靠的试验数据。

基于键合图理论的共轨式喷油器建模与试验

电控喷油器作为高压共轨喷油系统关键部件工作过程中涉及机、电、液多物理场耦合,为预测不同工况下系统喷油量特性,揭示系统多物理场耦合特性机理,该文考虑可变液容及燃油物性等对系统动态喷射特性的影响,运用键合图理论建立了共轨式喷油器各主要组成部件数值模型,得到了系统状态方程,通过对系统状态方程组数值求解计算,得到了不同工况下系统喷油量。建立了高压共轨喷油系统喷油量测试试验台,比较了轨压分别为80、100和120 MPa不同控制脉宽下系统喷油量测量结果与键合图数值模型计算值。结果表明计算结果与测量值最大相对误差为4%,因此基于键合图理论建立的共轨式喷油器数值模型可较好地预测系统喷油量特性。该研究对高压共轨喷油系统多物理场建模及系统喷射性能数值计算提供了参考。

高压共轨柴油机起动过程特点与优化方法的研究

提出了高压共轨柴油机起动过程中的共轨压力建立、转速升高过程和动态烟度三方面的特点,并以排气烟度为优化目标,提出了按转速进行分阶段考察和采用正交试验方法对起动过程喷油参数进行标定和优化的方法。试验是在一台6缸6HK1高压共轨柴油机上进行的。