喷油嘴内部空穴流动模拟计算分析

利用多相流空穴模型对喷油嘴稳定喷射时喷孔内的空穴流动现象进行了三维数值模拟,分析了空穴在喷油嘴内的形成机理及其分布情况,,基于此模型进一步研究了喷油压力、背压及喷孔入口圆角半径与喷孔k系数对喷孔内部空穴分布的影响.通过模拟计算可知,喷射压力降低和背压增加、增大喷孔入口圆角半径及喷孔k系数后,喷孔内空穴将减小.     

影响喷油嘴喷孔流量系数关键参数的研究

通过计算流体力学(CFD)计算的方法,详细研究了喷油嘴喷孔流量系数随喷孔K系数、入口圆角半径和喷油背压的变化的规律。结果表明:喷油嘴喷孔流量系数随喷孔K系数的增加而增大,随喷孔入口圆角半径的增加而增大,并且,喷孔直径对喷油嘴喷孔流量系数增加幅度有重要的影响。     

基于瞬态轨压下喷孔流量变化的控制策略

针对高压共轨电磁式喷油器喷孔变大或其它原因导致喷油量变大的问题,提出喷孔流量变动的在线诊断方法。通过对高压共轨燃油系统轨压变化基本原理,试验研究了转速、喷油提前角对瞬态轨压压降变化的影响,结果表明,转速和喷油提前角变化对高压共轨中瞬态轨压压降的影响属于正常范围。通过加电时间修正喷油脉宽,使理论喷油量和实际喷油量相符,研究了瞬态轨压的变化规律,并提出一套基于瞬态轨压来识别喷油器磨损的控制策略,通过轨压压降识别喷油器流量的变化。     

柴油机喷油的轨压降规律及一致性方法

高压共轨喷油器喷嘴流通能力会因积碳或者磨损发生改变,导致喷油流量变化,破坏了柴油机多缸喷油量一致性,影响发动机性能;分析了高压共轨燃油系统喷油器喷油引起的轨压变动过程,在油泵试验台上,采用10 kHz频率采集轨压,并用小波变换处理方法获得轨压特征;理论分析了喷油流量与轨压变动特征的关系,试验发现：喷油器喷油会引起轨压下降,轨压下降速率和喷油流量呈单调正相关,喷油引起的轨压下降总量与喷油量总量也呈正相关,且与多次喷射无关;提出了以保证轨压降相同为目标,通过修正喷油脉宽,实现多缸喷油量一致的控制方法,并对控制方法进行试验验证．     

高压共轨喷油器各孔喷油均匀性的测试与分析

设计高压共轨喷油器的测量装置,测量喷油嘴各个喷孔的喷油量,分析各喷孔喷油量的均匀性,通过测试2只高压共轨喷油器喷油嘴的各孔喷油量,对测量装置进行考核和验证;计算和分析高压共轨喷油器喷油嘴各孔喷油量均匀性对碳烟(soot)排放、指示功等的影响。结果表明:测量装置的喷油总量和重复性均满足试验要求,2只喷油器喷油嘴下排喷孔的喷油量均大于上排喷孔,转速、喷射压力以及喷射脉宽对喷油嘴各孔喷油质量均匀性均有一定影响;喷油嘴各孔喷油量不均匀会导致发动机soot排放恶化,增加局部soot浓度。     

柴油机不同类型喷嘴内部空化流动特性的研究

柴油喷嘴内部空化效应是燃油液体射流雾化的重要原因之一。针对目前发动机上广泛采用的SAC型和VCO型两种柴油机多孔喷嘴,运用基于欧拉多流体法的多相流模型,通过全自动网格生成技术,对二者进行了多维数值模拟。将空化模型应用于数值模拟中,全面分析了喷射压力、喷孔背压、喷孔入口圆角半径和喷孔倾斜角等参数对喷孔内部空化流动及出口流量的影响。结果表明,增大喷射压力容易促使空化的发生,压力较大时,SAC型喷嘴出口流量变化不如VCO型的大;出口压力对空化起到抑制作用,减小出口压力有利于空化的形成,有助于喷孔出口燃油的雾化;喷孔入口圆角半径和倾斜角的增大,使得孔内流动变得更加顺畅,燃油蒸气体积变小,出口流量增加。所以孔内空化效应对缸内喷雾过程尤其是燃油液体射流的初始破碎的影响不容忽视。     

高压共轨柴油机喷嘴内空化流动仿真分析

应用AVL FIRE软件对某高压共轨柴油机喷嘴内流动进行了仿真计算,获得了不同喷孔入口圆角和倾斜角下喷嘴内空化流动情况。计算结果显示:喷孔入口圆角的增大对喷孔流量系数和出口平均流速影响较小,但会显著降低出口气相体积分数。减小喷孔倾斜角会使流量系数和出口平均速度有小幅增加,出口气相体积分数降低明显,且使出口速度分布趋于均匀。     

电控高压共轨燃油系统循环喷油量影响因素研究

高压共轨燃油系统不但能够使柴油机满足日益严格的排放法规,还能提高柴油机的动力性和经济性.但由于其是一个多物理场相互耦合的复杂系统,特性参数的变化会影响系统的工作性能.建立了高压共轨的AMESim模型,在不同工况下分析研究了电磁阀最大升程、控制活塞间隙、针阀最大升程、喷油开启压力和喷孔流量系数等关键参数对系统循环喷油量的影响,并得出电磁阀最大升程、针阀最大升程、喷油开启压力和喷孔流量系数是引起循环喷油量波动的关键参数.     

柴油机共轨系统ECU的设计及喷油特性研究

电控共轨系统的共轨压力和喷油量能够进行独立控制，因此它表现出传统燃油喷射系统所无法比拟的优势。采用高性能的32位MC68332型单片机开发了电控单元，实测了基于HEUI（Hydraulic Electronic Unit Injector）增压式喷油器的喷油规律，以研究影响共轨系统喷油规律的因素。结果表明，喷油器的机械结构在一定程度上决定了喷油特性，而一个强有力的驱动电路有助于提高喷油器的响应速度。随着共轨压力的升高，喷油速率提高；喷油控制脉宽的增大延长了阀门打开时间，使喷油持续期延长。通过调节共轨压力和控制脉宽可获得灵活的喷油规律。     

柴油机电控燃油喷射系统喷油特性韵方差分析

共轨压力和喷油脉宽是高压共轨柴油机燃油喷射系统两个最重要的参数，也是电控柴油机运行性能的两个决定性因素。在自行研制的高压共轨喷油系统上进行了喷油特性试验，并利用双因素方差分析法对不同共轨压力和喷油脉宽下的喷油特性样本值进行了显著性捡验。分别捡验了共轨压力和喷油脉宽对喷油量以及喷油一致性的影响程度，提出了基于F值的共轨系统工作分析。检验结果表明：喷油量对喷油脉宽的敏感性比共轨压力强，共轨压力和喷油脉宽及其交互效应对喷油一致性没有显著影响。     

柴油机电控燃油喷射系统喷油特性的方差分析

共轨压力和喷油脉宽是高压共轨柴油机燃油喷射系统两个最重要的参数,也是电控柴油机运行性能的两个决定性因素。在自行研制的高压共轨喷油系统上进行了喷油特性试验,并利用双因素方差分析法对不同共轨压力和喷油脉宽下的喷油特性样本值进行了显著性检验。分别检验了共轨压力和喷油脉宽对喷油量以及喷油一致性的影响程度,提出了基于F值的共轨系统工作分析。检验结果表明：喷油量对喷油脉宽的敏感性比共轨压力强,共轨压力和喷油脉宽及其交互效应对喷油一致性没有显著影响。     

喷油嘴偶件喷雾特性计算分析

将喷油嘴内部空穴流动和喷雾计算耦合在一起,首先进行了喷油嘴内部流动计算,然后将喷油嘴内部流动计算结果作为边界条件进行喷雾模拟,包括计算所得到喷孔出口处的速度、空穴、湍流动能等,通过此方法研究了喷油嘴偶件结构参数,如喷孔K系数、喷孔人口圆角半径等对喷雾特性的影响规律;同时,研究了喷孔加工误差(喷孔粗糙度)、喷油压力、背压等对喷雾特性的影响.结果表明:喷油压力、背压、K系数和喷孔入口圆角半径对喷雾特性影响较大.     

压电喷油器小油量喷射特性研究

在Matlab/SIMULINK环境下,基于经典压电理论建立了压电晶体驱动器数学模型,在此基础上,耦合喷油器机械、液压部分,建立了压电喷油器完整的数学模型。通过试验验证了模型的准确性。利用仿真模型研究分析了压电喷油器小油量喷射特性,揭示了驱动电压、轨压、脉宽等参数对压电喷油器小油量喷射特性的影响规律。研究结果表明:通过控制驱动电压、脉宽和轨压可实现压电喷油器小油量精确喷射和多次喷射;在小油量喷射时,其最大喷油压力、喷油速率、喷油持续期随着驱动电压、脉宽、轨压的增大而增大,喷油延迟只随驱动电压增大而减小。     

喷油嘴偶件内部流动特性的研究

以SAC型喷油嘴为基础研究了喷油嘴偶件的几何结构,如喷孔k系数、喷孔入口圆角半径、喷孔直径、压力室容积等对喷油嘴流动特性的影响;同时,研究了喷孔加工误差,如喷孔粗糙度、喷孔形状误差、喷孔位置误差等对喷油嘴流动特性的影响.结果表明:k系数和喷孔入口圆角半径对喷油嘴流动特性影响最大.     

喷油器喷油嘴偶件空化穴蚀仿真分析

通过数值模拟方法,基于流体体积函数(VOF)多相流模型对某型柴油机喷油器喷油嘴偶件(以下简称喷油嘴)的空化穴蚀进行仿真,得到了喷油嘴产生空化穴蚀的关键区域,以及影响空化穴蚀的关键结构,仿真空化区域与可靠性试验结果基本一致。通过减小喷油嘴密封角度、增大喷油嘴压力室圆角半径、减小喷孔锥角,使得密封面处空化现象得到改善,喷孔处空化强度及空化区域明显减小。     

高压共轨系统水击压力波动现象试验

柴油机高压共轨喷油系统中的水击压力波动对多次喷射的精确控制至关重要.使用电磁式共轨多次喷射装置,进行了水击压力波传播现象的试验研究.得出了单次、多次喷射条件下,喷射过程中及喷射结束后共轨和喷油器入口的压力时间曲线和喷油率曲线.研究了共轨系统水击现象产生的机理;解释了系统控制参数,亦即压力和喷油脉宽与水击压力波动的频率和振幅的关系;总结了水击压力波动对同一喷油器多次喷射和喷油器之间的顺序喷射的影响.     

高压共轨燃油系统喷油诱导的压力波特征试验研究

在油泵试验台架上开展喷油为主动量诱导的高压压力波动特征的试验研究,分析靠近嘴端的高压油管内以及高压油轨的轨压传感器处压力波动规律。研究表明:柴油机高压共轨燃油喷射系统中,喷油引起的压力波不受油泵引起的压力波影响;喷油引起的嘴端压力波动比轨端要显著;嘴端压力波呈现明显的波动衰减,其压力波的频率与燃油属性有关,波动的最大振幅主要与喷射压力、喷孔大小有关;高压油轨处的压力波动特征不明显,单次喷油引起的轨压下降总量不仅与喷射压力、喷孔大小有关,还与喷射脉宽有关。     

柴油机无压力室喷油器各孔喷射特性差异测量分析

在油泵试验台上用数据采集系统测量分析油泵-油管-油嘴燃油供给系统相同型号4个无压力室喷油器各孔喷射特性。研究结果表明:各喷油器及同一喷油器各孔的喷油喷射特性均存在差异;动态流量系数在喷油过程中随时间(凸轮转角)而变化;同一喷油器针阀全开时各孔流量系数差异与各孔循环喷油量差异变化趋势相同,随转速及循环喷油量的增加各孔循环喷油量及流量系数不均匀度均降低;但各孔流量系数不均匀度比各孔循环喷油量不均匀度要小,说明仅用各孔流量系数差异不能完全反映出各孔喷射特性差异。     

无静态泄漏共轨喷油器性能分析及优化

基于AMESim平台建立无静态泄漏共轨喷油器性能分析模型,以提高共轨喷油器喷油速率和降低喷油器高压燃油损失为目标,开展无静态泄漏共轨喷油器的研究,并与静态泄漏共轨喷油器进行对比分析。研究表明:结构参数相同时,无静态泄漏共轨喷油器的平均喷油速率和有效喷油量效率均比静态泄漏有所提高,但无静态泄漏喷油器的最高喷油速率处于整个喷油持续期的前中阶段。通过增大回油量孔直径,减小进油量孔直径、控制柱塞直径及针阀密封座面直径等优化设计,使最大喷油速率提高了18%,且喷油持续期中最高喷油速率后移了0.15 ms,在保持回油量基本不变的情况下,提高了喷油器的有效喷油量效率。     

柴油机喷孔内部空化效应的可视化实验研究

柴油机喷孔内空化现象显著影响燃油雾化质量.针对目前广泛应用的VCO型喷嘴,设计大尺度透明喷嘴稳态实验系统,全面研究了无量纲数、雷诺数、喷嘴射流参数和结构参数对喷嘴内空化过程的影响.结果表明,空化数对空化剧烈程度影响显著,雷诺数对空化剧烈程度影响小于空化数;射流参数直接影响流体流动状态,增大入口压力、减小出口压力和针阀升程能使喷孔内的空化现象显著增强;结构参数决定喷孔内流动形式,增大喷孔倾角、直径和长径比,采用入口圆角等措施会抑制空化的产生.