关键结构参数对压电式喷油器喷射特性的影响

利用Matlab/Simulink软件,建立了压电驱动器非线性动力学模型,同时耦合其他机-液部分,建立了完整的压电喷油器电-机-液模型,并试验验证了模型的准确性.系统分析了驱动器预紧力、进/出油孔直径、旁通油孔直径、控制腔容积、控制活塞直径和针阀弹簧预紧力等参数对喷油特性和针阀响应特性的影响,并建立了结构参数灵敏度量化指标,对各部件结构参数进行灵敏度量化分析.结果表明:该喷油器特有的旁通油道可有效地减少针阀关闭延迟,下降时间缩短了0.2 ms,有利于喷油器快速断油;适当增大进/出油孔的孔径比可提高针阀开启速度、缩短针阀下降时间;在各结构参数的许可范围内,针阀控制活塞直径和进/出油孔直径在喷油器喷油量以及针阀响应过程的各个时期影响权重最大,旁通油孔直径和控制腔容积主要影响针阀的回位阶段,喷孔直径对针阀上升和下降过程影响较小,但更大程度上改变了循环喷油量.     

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。     

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%。     

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...     

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.     

共轨喷油器液力过程研究

从对共轨喷油器机械过程和液力过程的机理研究入手,总结出影响其液力过程的主要特性值,在机理分析的基础上,对喷油器3个部位处的液压力进行试验,对其液力过程进行了研究和分析,通过试验,比较节流孔参数,控制腔结构,针阀限位方式等因素对喷油器液力过程的影响,总结得到喷油器液力过程的主要影响因素,并为提高喷油器的喷射精度,响应性能等提出了相应的建议。     

机械喷油器压力曲线特征分析

柴油机机械喷油器盛油槽压力曲线的特征明显,具有常规嘴端压力测试观测不到的针阀关闭时刻特征,可以判断出喷油器的启闭时刻、启闭压力以及喷油持续期。针阀开启压力和关闭压力基本不随转速的变化而变化,压力突降对应的压力接近喷油器的静态开启压力。由于节流作用,盛油槽的峰值压力要高于常规嘴端峰值压力,在高转速下,压差约为10%。与嘴端压力和针阀升程联合测量的结果表明,盛油槽压力曲线与喷油器工作特征吻合,在没有针阀升程传感器的情况下,可以用盛油槽压力曲线判断针阀启闭过程和喷油的持续期。     

一共轨LDCR电子液压式喷油器

1电子液压式喷油器的构造喷油器的直径为17 mm,在喷油器体内安装一只新型的小型压力平衡控制阀。电子液压式喷油器的构造如图1所示,主要由喷油器壳体12、电磁控制阀总成14、控制阀16、弹簧15,21、中间块17、过渡板18、针阀和针阀体、喷油嘴紧固螺套等组成。     

电控喷油器动态特性分析及关键参数测试研究

本文建立了计算电压驱动型喷油器针阀开启和落座时间的数学模型，在明确喷油器的各基本参数后对模型微分方程进行数值求解，得到喷油器线圈中电流的变化规律曲线，根据所得电流曲线的特点设计了一套系统用来测量喷油器针阈开启、落座时间。不同电源电压下，针阀开启时间的计算值与实测值基本一致，表明所开发出的测量系统是可行的。     

电控喷油器电磁控制阀型式选取及特性的试验研究

应用液压流体力学原理,对电控喷油器中的3种电磁控制阀进行了受力分析,推导出了控制阀所受液压力的公式,并进行了仿真计算,比较得出平面阀在关闭过程中所受液压力最大,锥阀最小.基于国内材料及加工工艺,对研制的3种控制阀进行了测试.测试结果与仿真结果有较好的一致性:球阀高压密封性很差,燃油漏泄量大;平面阀与锥阀控制油耗率为28%左右,密封性较好,两者的开启响应时间基本相同;锥阀喷油器关闭响应特性好,其针阀关闭时间可达0.2 ms,喷油规律波形与控制脉冲波形基本一致;平面阀喷油器的针阀关闭时间为0.5 ms,但锥阀工作可靠性差.综合结果采用平面阀作为电磁控制阀可以满足高压共轨的要求.     

Verification on spray simulation of a pintle injector for liquid rocket engine

The pintle injector used for a liquid rocket engine is a newly re-attracted injection system famous for its wide throttle ability with high efficiency. The pintle injector has many variations with complex inner structures due to its moving parts. In order to study the rotating flow near the injector tip, which was observed from the cold flow experiment using water and air, a numerical simulation was adopted and a verification of the numerical model was later conducted. For the verification process, three types of experimental data including velocity distributions of gas flows, spray angles and liquid distribution were all compared using simulated results. The numerical simulation was performed using a commercial simulation program with the Eulerian multiphase model and axisymmetric two dimensional grids. The maximum and minimum velocities of gas were within the acceptable range of agreement, however, the spray angles experienced up to 25% error when the momentum ratios were increased. The spray density distributions were quantitatively measured and had good agreement. As a result of this study, it was concluded that the simulation method was properly constructed to study specific flow characteristics of the pintle injector despite having the limitations of two dimensional and coarse grids.     

对柴油机用轴针式喷油器实现直喷燃烧的分析

从研究Elsbett“双热区”隔热直喷燃烧系统（DuothermicCombustionSystem）出发,分析了喷雾贯穿。喷孔直径、喷油器安装位置、铰接式铸铁活塞、采用机油冷却及增压等对混合气形成及燃烧过程的影响。认为,适当增加进气涡流强度、缩小喷孔与轴针之间的配合公差、采用铸铁活塞头部、以机油作为冷却介质、实现高温冷却等措施,有利于改善小缸径柴油机混合气形成及燃烧过程。“双热区”燃烧系统对采用轴针式喷嘴实现小缸径柴油机的直喷燃烧有许多值得借鉴之处。     

柴油机喷油器针阀落座过程的冲击应力分析

采用显示动力学算法对柴油机喷油器针阀落座时的冲击过程进行动态仿真计算,得到针阀落座过程中的应力分布以及冲击力和能量变化关系;分析落座速度对冲击应力的影响。与公式计算法的结果对比表明:该方法具有更高的精度,可用于指导喷油器的改进设计。     

共轨喷油器高速电磁阀电磁场有限元分析及试验研究

应用电磁场分析软件对共轨喷油器高速电磁阀电磁作用力进行有限元分析计算，并与解析计算结果进行比较。分析了电磁阀在不同的线圈窗口尺寸及位置、线径及匝数下电磁力的大小及其对电磁阀响应特性的影响。同时在一定驱动电路下，设计了电磁阀响应特性试验装置，并对试制的几组电磁阀进行试验研究。试验结果表明，电磁阀的线圈窗口尺寸及位置等对电磁阀的响应有一定的影响，并与仿真结果是一致的。     

燃油碰撞形成混合气在直喷式柴油机上的应用

介绍一种新型直喷式柴油机燃烧系统。在普通轴针式喷油嘴头部加装一挡块，燃油束经其撞击后，部分燃油向垂直于轴针方向四周扩展，增大燃油与空气的接触面积，加快燃油与空气的混合速率，实现了在较低涡流比条件下用单孔轴针式喷油嘴进行直喷式燃烧。实验在一台卧式单缸柴油机上进行。结果表明，该燃烧系统可行，对燃油品质要求不高、工作可靠、起动性好。     

喷油嘴密封座面对共轨喷油器开启压力散差的影响

解释了机械式喷油器与电控共轨喷油器在开启压力的控制方式上的不同,阐述了电控共轨喷油器在开启时针阀的受力状态,试验验证了喷油嘴密封座面的散差会影响喷油器开启压力的散差,在装配前对喷油嘴的密封座面进行检测、分组,就能够明显降低其对喷油器开启压力散差的影响.     

柴油机喷油嘴喷射过程空化效应数值分析

以某型机械式喷油器为对象,采用CFD软件STAR-CCM+,基于不可压缩流体体积函数(VOF)多相流模型,研究分析了在怠速、50%负荷、100%负荷工况下,完整喷射期内喷油嘴处的内流场及空化效应。结果表明:喷射过程中针阀升程的变化对于流动和空化特性影响显著,针阀升程较小时,在针阀的拐角处形成局部低压区,空化现象开始发生,形成大量的燃油蒸气,并在囊室内形成显著的二次涡漩流动,在喷孔底部产生二次空化;在相同的针阀升程下,压强越大,空化效应越显著。     

单级与两级阀控制的高压共轨喷油器性能对比分析

高压共轨式电控喷油系统是一种综合性能比较好的柴油机喷油系统。本文应用流体动力分析软件FLOWMASTER，对高压共轨式电控喷油系统应用的、由单级高速电磁阀控制的喷油器和由两级阀控制(先导阀为高速电磁阀，主阀为液动两位三通锥阀)的喷油器进行了喷油性能对比分析，初步探索了它们之间的异同。