柴油机高压共轨喷油器结构优化设计研究

为了研究喷油器关键结构对喷油特性的影响,运用hydsim建立喷油系统仿真模型,并搭建喷油系统试验台架,验证仿真模型的准确性。仿真分析发现系统存在液力延迟、喷油压力不稳、针阀波动等现象。针对这些现象对系统喷油器结构优化设计,取消通往控制腔的高压油路,直接使高压燃油从蓄压腔流经压力室和喷孔进入气缸中,减缓蓄压腔内高压燃油回流。通过仿真对比优化前后系统针阀运动、喷油压力、喷油率等参数,证明优化后的喷油系统能够消除液力延迟,减缓喷油压力波动,提高针阀运动的平稳性。     

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叮达0．2ms，喷油规律波形与控制脉冲波形基本一致。     

二甲醚柴油机机械式供油系统建模仿真

建立了柴油机燃用二甲醚的机械式供油系统。借助AM Esim4.3版仿真工具对该系统各个运动件的动态响应特性进行了仿真,得出了在给定参数下的柱塞升程、喷油器针阀升程、喷射压力和喷油量等曲线。有望在柴油机燃用二甲醚机械式供油系统中得到广泛应用。     

不同启喷压力下柴油机喷油特性预测研究

建立了柴油机可控启喷压力喷油器燃油喷射系统液力模型,并进行仿真计算;利用CB-466燃烧分析仪测试该燃油喷射系统的喷油器针阀升程和喷油器端高压油管燃油压力,与仿真计算结果对比,验证了仿真模型和计算方法的可信性;在此基础下就不同启喷压力下柴油机喷油特性进行了预测研究。结果表明:启喷压力增大使得喷油延迟,喷油压力增大,燃油的喷雾质量改善。     

船用低速柴油机电控喷油器多参数优化匹配

为了更好地优化电控喷油器性能,笔者基于自主设计的一种船用低速机电控喷油器结构,借助AMESim 软件搭建了电控喷油器的仿真模型,利用专用试验平台试验验证了模型的准确性。随后通过开展各结构参数对电控喷油器性能影响灵敏度量化分析,筛选出对电控喷油器性能影响较大的结构参数,并采用正交试验和遗传算法两种优化法相结合的数值模拟方法,以提高电控喷油器针阀响应速率为目标,对电控喷油器开展了参数优化匹配,得到了关键结构参数对电控喷油器针阀动态响应特性的影响权重和最佳参数组合。结果表明：出油量孔直径是对针阀响应特性影响权重最大的结构参数,控制活塞直径和进油量孔直径次之,而控制腔容积和针阀弹簧预紧力 影响相对较小;应用正交试验法优化后,与原参数方案相比,参数优化后针阀上升时间缩短了1ms,针阀下降时间缩短了1.4ms;通过应用遗传算法优化,相比于原参数方案,参数优化后电控喷油器针阀响应特性明显改善,针阀上升时间下降了40.9%,针阀下降时间缩短了29.1%。     

压电喷油器喷油规律影响因素的研究

基于压电陶瓷的逆压电效应,设计了一种直接作用常闭式压电喷油器结构,并建立了压电喷油器的数学模型,验证了模型的准确性.利用仿真模型分析了喷油器关键结构参数对针阀升程、喷油率等特性的影响.研究结果表明：进、出油孔孔径选择应合适,以便产生理想的先缓后急的喷油规律;控制腔容积应取较小值,以提高喷油器的响应速度;针阀弹簧预紧力的大小应和喷油器的响应时间相匹配.     

低回油高压共轨喷油器方案优化

通过改变控制柱塞结构,提出一种低回油量高压共轨喷油器方案,以减小与回油节流孔相连的控制腔压力,减小回油量.利用一维仿真工具AMESim对新方案的关键结构参数进行优化,结果表明:随密封环直径减小,针阀关闭延时减小,但密封环直径过小会使针阀发生连续跳动,导致喷油速率脉动且削弱减小回油量的作用;引流节流孔直径减小,回油量减小...     

船用低速柴油机电控喷油器的动态响应特性研究

基于AMESim液力仿真平台搭建了船用低速柴油机双阀电控喷油器的数值模型,循环喷油量的计算值与实测值的最大误差仅为3.38%,且喷油压力、增压活塞位移关键时序指标的试验数据与计算数据的最大相对误差不足1%,证明了该模型的准确性。为了分析喷油器的动态响应特性,定义了开启响应时间和关闭响应时间,探究了结构参数对喷油器响应特性的影响规律,并通过帕累托分析确定了各因素对喷油器响应特性的影响权重。结果表明:喷油器开启响应时间与增压活塞小头直径、针阀最大升程、针阀弹簧预紧力、控制腔直径呈正相关,与增压活塞大头直径呈负相关,各因素对喷油器开启响应时间的影响权重分别为8.59%、15.74%、4.97%、10.88%、9.48%。喷油器关闭响应时间与增压活塞大头直径、针阀最大升程呈正相关,其影响权重分别为7.86%、27.33%,与增压活塞小头直径、针阀弹簧预紧力、控制腔直径呈负相关,其影响权重分别为6.22%、7.29%、7.36%。对于喷油器开启响应时间,增压活塞小头直径与增压活塞大头直径、增压活塞大头直径与针阀最大升程、增压活塞小头直径与针阀最大升程、增压活塞大头直径与针阀弹簧预紧力及增压活塞小...     

电控喷油器响应特性影响研究

分别从理论分析和模拟计算的角度,定性、定量地分析了电控喷油器各关键结构参数对其响应特性的影响规律。以德尔福(DELPH)I共轨电控喷油器为研究对象,以系统轨压在160MPa下的喷油规律试验研究为基础,以HYDSIM为仿真平台,建立了电控喷油器仿真模型。通过试验,验证了系统模型;运用模型,研究了对喷油器响应特性的影响因素,并以提高电控喷油器响应特性为出发点,探讨了各关键结构参数的设计原则。通过分析计算,为电控喷油器结构参数的合理选择和设计提供了理论依据。     

电控喷油器响应特性仿真分析

本文以德尔福(DELPHI)共轨电控喷油器为研究对象,以系统轨压在160MPa下的喷油规律试验研究为基础,以HYDSIM为仿真平台,建立了电控喷油器仿真模型。通过试验,验证了系统模型;运用模型,研究了对喷油器响应特性的影响因素,并以提高电控喷油器响应特性为出发点,探讨了各关键结构参数的设计原则。通过分析计算,为电控喷油器结构参数的合理选择和设计提供了理论依据。     

液压自由活塞柴油机喷油特性研究

针对液压自由活塞柴油机的特点提出了共轨液压式柴油喷油系统,即利用液压自由活塞柴油机的高压油路替代供油系统的高压油泵。通过对共轨液压式喷油系统的原理分析,利用活塞式供油规律测试仪对其喷油规律展开离线研究,研究了不同驱动压力、不同喷射频率条件下的循环喷油量、喷油延迟时间的变化规律。为进一步研究发动机实际运行过程中气门控制油路等对喷油过程产生的影响,在线对循环喷油量进行了测量。结果表明:由于喷油器驱动油路和气门驱动油路连接在一起,气门驱动供油造成了喷油器驱动油路的压力波动,从而使得循环喷油量变动范围变大(-6.9%9.5%),最终影响发动机稳定运行。对发动机气门及喷油驱动油路改进后进行连续运行试验,试验研究结果表明:循环喷油量的波动及实际喷油位置的变化都会影响液压自由活塞发动机连续稳定运行,要实现液压自由活塞发动机连续可靠稳定运行,必须减小循环喷油量波动和喷油延迟时间。     

增压式电控喷油器仿真分析

基于AMEsim软件建立了增压式电控喷油器仿真模型,在对模型进行试验验证的基础上,仿真分析了喷油器的关键参数,如控制腔容积、进出油孔孔径和针阀弹簧预紧力对喷油速率和针阀升程的影响规律。结果表明:当控制腔容积较小时,针阀落座快,但轨压波动大,喷射压力不稳定,当控制腔容积较大时,针阀反应速度下降,导致落座延后;进出油孔孔径主要影响喷油起始和结束阶段的喷油率和针阀升程;在保证针阀正时开启和足够喷油量的情况下,针阀弹簧预紧力应取较大值。     

压电喷油器结构参数优化及性能试验研究

压电执行器由于其快速准确的动态响应特性,为喷油器精确的小油量、多次喷射能力提供了重要保障。针对研制的压电喷油器,基于压电喷油器一维电-机-液耦合仿真模型,进行了喷油器关键结构参数优化设计,并对研制出的喷油器性能进行测试,从油量特性、响应特性以及多次喷射过程的喷油规律等方面验证了喷油器的可靠性。结果表明:相比于初定方案,优化后喷油器响应特性有所改善,喷油量略微减少,针阀的开启延迟减少了0.04 ms,关闭延迟减少了0.05 ms,抬起时间缩短了0.29 ms,落座时间缩短了0.17 ms;试验表明该喷油器油量稳定性较好,最小预喷油量为4 mm3,能够实现小油量的预喷和波形稳定的多次喷射。     

蓄压式电控喷油器燃油喷射过程的模拟计算分析

建立了蓄压式喷油器的计算模型，并对其喷射过程进行了模拟计算，分析了共轨压力，增压活塞面积比，针阀弹簧预紧力，蓄压室容积以及电磁阀通电时间等因素对喷射过程的影响。所得结果可以为蓄压式喷油器的设计开发提供有价值的参考。     

高压共轨喷射系统参数对柴油机性能影响的研究

针对高压共轨喷射系统在仿真软件中建立喷油器和发动机的耦合模型。在台架试验验证了模型可信性的前提下,对喷射系统进行变参数研究,并分析各个参数对喷油规律和发动机性能的影响。研究结果表明:液压控制容积的大小及控制容积进回油孔径的大小会影响喷油器开启和关闭过程中的喷油速率;电磁阀铁芯质量超过10g时针阀落座明显延后;弹簧预紧力由50N增加到100N时,喷油器的初期喷射速率降低了35%左右,喷射时刻也滞后约2～3°CA;磁场力由70N增加到130N时,初期放热速率增加2倍左右,喷射时刻也提前约2°CA;喷孔的孔数和孔径存在最佳匹配关系,匹配的效果直接影响到喷孔的流量系数,从而影响发动机的性能。     

喷油器喷嘴结构参数对空化效应的影响

基于不可压缩流体体积(volume of fluid,VOF)函数多相流模型,模拟喷油器完整喷射周期内的燃油流动和空化特性,获得喷嘴空化形成及发展的关键区域和影响空化效应的关键结构参数,并分析其对流场及空化特性的影响规律。结果表明:较小针阀升程时,在针阀锥形表面台阶和喷孔下边缘位置处发生明显空化现象,当升程增加时,空化集中分布在喷孔位置处,从倒圆处开始诱发并逐渐向下游延伸;针阀台阶夹角增大使得针阀表面台阶处和喷孔下缘的前部的局部空化增强,穴蚀更严重,且燃油流量减小;通过增大针阀座倒圆半径和喷孔直径锥度系数可有效地改善喷孔局部空化程度。     

引燃柴油供给系统对双燃料发动机性能的影响

以实验为基础,研究了引燃柴油量、供油提前角、喷油器参数、针阀开启压力等引燃柴油供给系统参数对柴油／天然气双燃料发动机的燃烧特性、动力性、经济性、排放性等的影响。通过对试验结果的比较与分析,提出了改善双燃料发动机引燃柴油供给系统参数的措施。     

高压共轨系统结构参数对发动机性能影响的模拟

高压共轨系统的结构参数直接影响高压共轨系统的性能,进而影响到整个发动机的性能.为了使高压共轨喷油系统与发动机能够较好地匹配,利用GT-SUITE发动机性能分析软件建立了高压共轨系统和发动机整机的耦合模型,分析了高压共轨系统的喷油器控制室容积、针阀质量、控制量孔直径、喷嘴喷孔数和直径对发动机性能(动力性、经济性、排放性)的影响.结果表明:当控制室容积在不超过最小极限值的情况下,应减小控制室容积;在保证针阀运行平稳的情况下,应减小其质量;在保证进油量孔充分大、不产生二次喷射的情况下,合理选取进油量孔和出油量孔的直径,保证针阀的开启和关闭;根据高压共轨压力和最大喷油量的要求,并结合燃烧室形状选择喷孔数和直径.只有在满足这些条件的情况下,才可以获得比较好的发动机综合性能.