电控高压共轨柴油机高海拔性能试验研究

在内燃机高原环境性能模拟试验台上,对不同海拔高度(大气压力)下的电控共轨柴油机性能进行了试验研究,分析了大气压力的变化对电控共轨柴油机性能的影响规律。结果表明:海拔3 000m以下,柴油机的动力性和经济性随海拔的升高基本保持不变;海拔5 000与0m相比,在低转速时,有效功率下降42.1%,燃油消耗率增加18.6%;在中高转速时,有效功率下降15.1%,燃油消耗率小于7.0%,排温基本保持在710℃以内。     

高压共轨柴油机燃烧匹配研究

在柴油机引入高压共轨喷油系统后,进行了柴油机燃烧参数匹配研究.分析了高压共轨系统对喷嘴和燃烧室以及进气涡流要求;结合理想气体压缩公式和升功率计算公式,计算了不同压缩比的柴油机气缸压力和升功率;按照燃烧室结构尺寸设计经验范围,设计了不同结构形式的缩口燃烧室,满足不同压缩比的要求.根据最大循环喷油量和喷射压力的要求,计算5、6孔喷嘴基本参数.按最佳涡流比的原则,计算了喷孔参数所要求的涡流比.采用单部件顺序匹配试验,进行燃烧系统不同方案的匹配试验,通过试验数据分析得到,6孔、缩口大口径浅坑燃烧室、涡流比2.0是该柴油机燃烧系统较合理的参数.     

电控高压共轨柴油机匹配的研究

在一台多缸柴油机上进行了电控共轨系统的匹配,希望能满足欧-Ⅲ的排放法规和低油耗的要求.通过试验,研究分析进气涡流强度、喷油嘴结构尺寸等参数对柴油机性能和排放的影响.结果表明：高压喷射时,随喷孔数增加,喷孔直径减小,颗粒排放显著下降,油耗降低,但NOx排放增加.     

高压共轨柴油机高海拔燃烧温度特性

利用高原环境模拟试验和数值模拟相结合的方法,研究了高海拔(低气压)条件对缸内平均燃烧温度和温度场的影响.结果表明:高海拔下,缸内最高燃烧温度和不同曲轴转角对应的温度增大.随海拔的升高,缸内每循环油气质量呈线性下降趋势,海拔每升高1,km,下降3.5%,~7.0%,,且3~5,km海拔下降速度高于0~3,km海拔,油气质量的大幅下降造成缸内热容物质的减少,成为柴油机高原下燃烧温度升高的主要原因.在全负荷工况下,累积放热量随海拔的升高而减小,每千米海拔减小3%,~7%,.等负荷工况下,3,km海拔累积放热量基本同平原保持不变,4,km和5,km海拔下则升高.不同工况累积放热量随海拔变化也对燃烧温度造成影响.数值模拟结果表明:喷注在高原环境下喷射速度、着壁和沿缸壁发展的速度更快,缸内高温温度场的扩展速度更快.高原后燃阶段高温温度场的范围明显扩大,通过对喷油参数进行优化能够缩小高温温度场的范围,减少后燃.     

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%.     

二级可调增压共轨柴油机的高海拔燃烧特性

通过高海拔模拟试验研究了VGT二级可调增压柴油机不同海拔的燃烧特性.结果表明,随着海拔的升高,二级可调增压柴油机的滞燃期延长,速燃期放热率增大,但缓燃期放热率和累计放热量均减小,放热率重心向上止点偏移,缸内平均指示压力下降.与单级涡轮增压柴油机相比,二级可调增压柴油机在高海拔的燃烧状态明显改善;海拔5,500,m时,二级可调增压柴油机平均指示压力提高9.1%,,速燃期放热率峰值降低12.9%,,缓燃期放热率峰值增加2.3%,,累计放热量增大11.1%,,滞燃期缩短11.3%,;标定功率提高11.8%,,燃油消耗率降低4.8%,.     

增压式高压共轨柴油机燃烧排放特性研究

增压式高压共轨系统能够实现二级喷射压力和可调喷油率。在对系统的核心部件——基于两位三通电磁阀的新型电控增压泵的性能进行深入分析的基础上,建立系统仿真模型,确定了增压持续期的合理范围为1.0～3.0ms。仿真得到相同喷油量时的各种不同喷油率,并将喷油率曲线导入CFD软件中进行燃烧排放计算和结果分析。研究结果表明:增压式高压共轨系统能够在工况确定的情况下,通过在矩形、斜坡形、靴形及不同基压的靴形喷油率中选择最优的喷油率形状,因而可在不明显恶化碳烟排放情况下,使NOx排放明显下降。     

高压共轨柴油机高海拔部分负荷燃烧特性

利用内燃机高原环境模拟试验台,对经过高海拔标定后的某高压共轨柴油机进行了部分负荷燃烧特性试验,研究了高原环境条件对柴油机部分负荷燃烧特性的影响.结果表明,在不同的部分负荷工况和海拔范围下,柴油机燃烧过程随海拔的变化规律不同.高原条件下对喷油参数优化能够改变燃烧相位,提高循环热效率,改善燃烧.随海拔增加,放热率峰值降低;高速大负荷下最高燃烧压力在优化限制值附近,低负荷下随海拔的升高而下降,每千米下降0.2~0.5,MPa;最高燃烧温度随海拔的升高而增大,每千米升高50~100,K.     

增压式高压共轨系统性能试验研究

以改善大功率柴油机的节能与排放性能为目标,研发了一种既先进又易于制造的燃油喷射系统———增压式高压共轨系统。该系统可在各负荷区域中,通过对2种喷射压力(可调)和3种喷油率(矩形、斜坡形、靴形)之间的匹配和调节,实现柴油机的全工况优化运行。研制了系统的关键部件———电控增压泵,并为其开发了单电源单开关自斩波驱动电路,搭建了试验平台。试验考察了电控增压泵的增压性能、系统喷油率的可调性和理论增压比对系统性能的影响等。     

某高压共轨柴油机起动过程参数匹配研究

针对某高压共轨柴油机常温环境下起动困难问题,以起动时间为优化目标,采用正交试验法,对起动过程中加速阶段的四个参数(喷油量、主喷油提前角、预喷油量和预喷油提前角)进行优化匹配。通过正交试验,确定了参数的主次影响关系、对起动时间的影响规律和参数优化匹配方案,改善了柴油机起动性能,并为下一步参数优化提供指导。     

高压共轨柴油机怠速工况喷射控制参数匹配研究

为优化高压共轨柴油机的怠速性能,以降低油耗、NOx排放以及烟度为优化目标,采用正交试验法对一台共轨柴油机怠速工况下的喷射控制参数进行了匹配试验研究。结果表明：在怠速工况下,喷射控制参数对柴油机油耗影响的主次因素依次是怠速值、喷油提前角、轨压;对NOx排放影响的主次因素依次是轨压、喷油提前角、怠速值;对烟度影响的主次因素依次是喷油提前角、轨压、怠速值。不同优化目标下的喷射控制参数最优组合也可由正交试验分析得到。     

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TBD620柴油机燃烧室匹配设计

在TBD620柴油机引入高压共轨喷油系统后,进行了柴油机燃烧室参数设计匹配研究。分析了适合高压喷射用的燃烧室结构设计因素,建立不同的贯穿距离、口径比以及径深比的燃烧室模型,用FIRE软件进行分析,实验数据表明,缩口大口径浅坑燃烧室是该柴油机燃烧系统较合理的方案。     

柴油机高压共轨技术研究

柴油机高压共轨技术因其柔性可调的突出特点使排放水平和性能得到有效提高.论述了高压共轨技术组成结构和工作原理,给出了传统柴油机的高压共轨改造系统匹配流程.     

高压共轨柴油机起动过程喷射控制参数的匹配研究

高压共轨系统起动过程控制参数多,控制自由度大,对控制参数的匹配标定和优化是一项复杂且耗时的工作.在外界温度11℃、大气压力100 kPa的条件下,以降低HC排放和缩短起动时间为优化目标,采用正交试验法对1台高压共轨柴油机起动过程的喷射控制参数.进行了匹配研究.通过分析正交试验结果,确定起动油量和主喷提前角的影响最大,其余的参数影响相对较小,并得到了喷射控制参数的优化组合:起动油量20mg/cyc、主喷射提前角上止点前10°CA、共轨油压30 MPa、预喷油量2 mg/cyc、预喷时间2 000 μs.试验证明采用正交试验方法可以提高匹配优化效率.     

高压共轨缩口直喷柴油机轨压的优化匹配

利用高压共轨柴油机燃油喷射系统控制灵活的特点,对共轨压力与缩口燃烧室气流运动特性匹配时对发动机性能的影响进行了试验研究。借助三维数值仿真软件FIRE的仿真结果,以燃烧室内速度场、浓度场和温度场分布情况为对象从微观上对试验结果进行了分析,研究不同工况下燃烧室内气流特性与共轨压力的最佳匹配方案。结果表明:对缩口燃烧室内一定的气流特性,通过优化匹配共轨压力可以有效地控制混合气形成和燃烧过程,改善燃油经济性幅度可达22%,同时可降低NOx和烟度排放。     

高压共轨柴油机轨压控制策略研究

针对柴油机高压共轨轨压控制设计了燃油喷射压力的控制策略,根据柴油机的运行参数计算目标喷射压力并选择相应的控制模式。在Matlab／Simulink仿真软件上进行仿真实验。从仿真的结果表明采用变参数PID控制,可以达到最佳控制效果。     

Gd-1高压共轨式柴油机共轨油压控制的试验研究

基于Gd-1高压共轨电控燃油喷射系统,设计了柴油机各种工况下共轨油压的控制策略。试验结果表明,此控制策略能够满足柴油机各工况的需要,改善了柴油机的整机性能。