喷油器喷孔结构对循环喷油量一致性的影响

针对柴油机高压共轨喷油器不同的喷孔结构参数,开展了喷油流量的一致性仿真和试验,分析了不同轨压情况下喷孔锥度(k系数)、入口圆角半径对喷油器循环喷油量的影响以及不同轨压、脉宽情况下喷孔结构对循环喷油量一致性的影响.结果表明:增大喷孔k系数和入口圆角半径可以有效抑制孔内空化现象,增大喷孔流量系数,从而增大喷油器循环喷油量;在喷孔结构相同时,增大轨压或喷油脉宽可以减小喷孔内压力波动对循环喷油量一致性的影响;增大k系数和入口圆角半径可以减小因空化现象造成的压力波动,使喷孔内部燃油压力分布更均匀,提升循环喷油量一致性.     

液压自由活塞柴油机控制参数影响特性试验

在研制的单活塞式液压自由活塞柴油机上开展了控制参数影响特性、启动特性及运行特性等规律性试验.结果表明:改变压缩压力可以实现压缩比的控制,随着压缩压力的增大压缩比将增大;循环喷油量、喷油正时和排气门正时等参数对自由活塞发动机的膨胀行程、压缩比和下止点位置等具有决定作用;频率控制阀信号脉宽影响发动机的启动过程,脉宽较小时会导致活塞运动速度减慢甚至启动困难.对其特性的研究结果表明:活塞运动规律呈明显的非对称性,膨胀行程用时较压缩行程短;缸内燃烧过程呈近等容燃烧;液压输出能量受单向阀响应性影响会损失掉一部分高压能.     

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．     

供油参数对柴油机离子电流特性影响的试验

基于一台2.0,L高压共轨柴油机,并结合自行开发的电子控制与信号采集系统,研究了包括不同喷油压力、循环喷油量和喷油时刻在内的共轨供油参数对柴油机离子电流信号特性的影响.结果表明:离子电流幅值与积分值随喷油压力、循环喷油量的提高与喷油时刻的提前而增大.在不同的共轨供油参数下,离子电流相位总是滞后于燃烧相位,但离子电流相位与燃烧相位的变化规律一致,证明了离子电流信号相位表征燃烧相位的可行性.     

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.     

高压共轨式喷油器的无量纲几何参数对喷油规律和喷油特性一致性影响的研究

通过数值模拟方法,发现高压共轨式喷油器针阀液压控制腔的液力过程和作用在针阀上液压力的相互关系,对油器的时间响应特性,喷油器供油规律和供油量具有重要影响。在喷油器制造中将表现为喷油定时和喷油量的不致性,值得指出的是,这种不一致是无法通过控制软件进行修正的。     

基于FPGA的高压共轨柴油机判缸与喷油HIL系统研究

根据发动机判缸所需的曲轴、凸轮轴信号特性,采用LabVIEW图形化系统设计方法,构建了一种基于现场可编程门阵列(field-programmable gate array,FPGA)技术的用于高压共轨柴油机判缸与喷油研究的硬件在环系统。针对一款自主开发的高压共轨柴油机电子控制单元(ECU)和英飞凌TC1728单片机,分别加载使用ASCET开发的底层判缸控制策略和使用C语言开发的底层判缸驱动程序,进行了硬件在环试验。针对一款自主开发的高压共轨柴油机喷油硬件驱动板,通过参数化控制PWM进行了喷油器硬件在环试验。试验结果表明:基于FPGA的硬件在环系统,只需提供基本配置参数即可产生通用的曲轴、凸轮轴传感器同步信号,满足发动机瞬态运行特性的判缸与喷油研究需要。根据喷油器的响应,可得到PWM喷油器控制信号的最优参数,满足国Ⅳ及以上排放法规限值发动机电控开发需要。     

高压共轨柴油机喷油控制的研究

高压共轨系统喷油控制包括喷油压力控制和喷油器电磁阀驱动控制2个方面。喷油压力控制的核心是轨压控制,控制效果和精度取决于控制算法,仿真和实际控制结果都表明PID模糊自适应控制算法控制效果较好。喷油正时和喷油量控制精度与喷油器电磁阀驱动电路的设计有关,设计的驱动模块采用高电压、大电流来对电磁阀的开启加以控制,随后采用低电压、小电流的PWM波维持导通,满足了高压共轨喷油器电磁阀驱动控制的要求。     

柴油机喷油器各孔喷油规律循环波动测量分析

基于喷油器各孔喷雾动量测试得到的各孔喷油规律,研究了各孔最大喷油率、各孔循环喷油量、喷油器总的循环喷油量及其循环波动随着喷油泵转速和循环油量的变化。研究结果表明:随着喷油泵转速的升高,以单位凸轮转角计各孔最大喷油率逐渐降低,各孔循环喷油量及喷油器总的循环喷油量逐渐增加,三者循环波动率均逐渐变小;随着喷油泵循环油量的增加,各孔最大喷油率逐渐变大,循环波动率逐渐减小。同一工况下喷油器总的循环喷油量波动幅度并不等于各孔循环喷油量波动幅度之和,且总的循环喷油量的波动率均小于各孔循环喷油量的波动率。     

液压自由活塞发动机活塞运动规律动态仿真研究

为研究液压自由活塞发动机(HFPE)的活塞运动特性,建立了液压自由活塞发动机动态仿真模型,针对循环供油量、喷油定时、气门正时、压缩压力、负载压力等主要控制变量对活塞运动情况的影响进行了规律性研究.结果表明:各控制变量的变化影响活塞受力的变化,进而使活塞的下止点位置和压缩比发生变化,并影响发动机的正常运转和性能;循环油量与活塞膨胀行程长度、压缩能量与压缩比均近似呈线性关系;HFPE循环工作是一个多参数耦合和能量重新分配的复杂过程;执行器滞后引入的正时控制误差将是影响控制精度的重要因素.     

高压共轨喷油器蓄压腔进油通道设计

为了满足大功率柴油机的需求,进一步控制系统内的压力波动,减小共轨喷油器内压力波动对系统轨道压力的影响,对一种高压共轨喷油器蓄压腔进油通道进行了优化设计.利用三维流体分析软件FLUENT对喷油器蓄压腔进油通道进行了仿真分析,通过对不同凸边长度的进油通道及不同节流孔的进油通道流场计算,发现蓄压腔进油通道加凸边的设计结构,当凸边结构小于3mm时,可以实现不影响喷油量的同时,降低共轨系统内的压力波动.     

电控组合泵低压系统压力动态特性研究

电控组合泵是集机械、液力和电磁于一体的系统,是一种满足柴油机排放和经济性的新型电控单体泵喷油系统。其低压系统压力动态特性影响了高压系统各缸循环喷射特性的一致性。试验研究表明,在工作时低压系统燃油压力一直处于脉动的循环波动,压力波动范围从最小接近表压0MPa到最大2MPa,波动效应幅值随着喷油脉宽的增加而增大,并且不同测试位置压力波动特性存在微小的不同,压力波形时域曲线与喷油缸数有一一对应关系。对其进行傅里叶变换得出随着工作缸数增加,高压系统对低压系统的影响主要表现在基准频率的倍频部分;对其小波变换得出随着喷油缸数增加,低压压力信号同时向小波变换信号低频和高频方向移动。为了分析低压压力波动对高压喷射特性的影响,采用AMESim软件建立数值模型,计算结果表明各缸低压系统燃油压力和高压系统喷射压力处于循环波动状态,并且各缸存在差别,导致各缸循环喷油量存在微小差别,在1.5mm3内波动,均方差在0.5mm3范围内。     

二甲醚发动机电控低压燃料喷射系统的设计

针对二甲醚燃料低粘性、高蒸汽压以及容易与空气形成混合气的特性，开发了电控低压燃油喷射系统，进行了系统的总体设计、电子控制单元(ECU)的软硬件开发和在油泵台架上的试验。电控系统软件采用实时模块化编程，具有编程灵活，移植性和扩展性好的特点。试验结果表明，在新开发系统的驱动下，喷油器启合及时，喷射有力，雾化效果好；所开发的软件能实现信号采集、发动机各丁况控制，满足了发动机正常运行、反馈控制及信号采集的实时性要求。     

共轨电控式燃油溶气喷射系统的研究与开发

论述了一种新型燃油喷射系统的研究设计方案。该燃油系统针对“溶气柴油”这种特殊燃料的需求而设计，目的在于同时降低柴油机排放中的NOx和碳烟微粒。喷油系统基于液压共轨式电控原理而设计，通过在共轨腔和喷油嘴之间安装液压活塞既实现了工作油与燃油相分离，又实现了中、低压供油，高压喷射的目的，降低了加工的难度，同时解决了“ 溶气柴油”供油系统中气体易析出的难题。对电控系统中的关键部件－－三通电磁阀的设计、加工和结构及喷油率的影响进行重点研究。在自行设计的电控喷油系统试验台上对该系统进行了集体雕式和初步试验，试验结果达到了预期的设计目标。     

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。     

电磁式高压共轨系统多次喷射油量特征试验研究

介绍了多次喷射对发动机性能的影响和压力波动对多次喷射油量的影响。以某型发动机用高压共轨燃油喷射系统为对象,在六个典型工况下研究了预喷＋主喷和主喷＋后喷两种喷射模式下主喷油量和后喷油量随两次喷射液力间隔的变化规律,分析了油量随两次喷射液力间隔变化的原因,得到的研究结果有助于发动机多次喷射策略的标定。     

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。     

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.     

高压共轨、单体泵和泵喷嘴燃油喷射系统分析

现代柴油机对燃油喷射系统的要求主要是要有高的喷射压力并全工况范围内可调、喷油定时灵活可调、高精度的油量控制包括预喷和后喷、以及喷油率在全工况范围内实时灵活可调。为满足上述对燃油喷射系统的要求,通常采用的主要技术措施包括:电控高压共轨技术、电控泵喷嘴技术、电控单体泵技术等。以上3种技术中,电控高压共轨技术已经基本成为国内应用开发的主流。