高压共轨柴油机喷油量修正及匹配

研究高压共轨柴油机喷油量的修正和油量匹配策略,分析喷油器加工精度差异、驱动电路差异和压力波动等对喷油量一致性的影响;采用脉宽补偿和驱动电路反馈的方法进行喷油量修正;根据不同工况,设计了共轨柴油机油量匹配策略;采用变步长分配标定节点,提高了匹配效率;在发动机台架上进行油量修正效果测试和发动机油量MAP匹配．试验结果表明：油量MAP满足发动机的运行需求,修正策略有效地改善了喷油的一致性。     

基于遗传优化模糊PID高压共轨系统喷油量的控制算法

根据高压共轨燃油喷射系统的物理结构和工作原理,建立了电控高压共轨系统数学模型,用模糊PID控制算法建立柴油机高压共轨燃油喷射系统的控制模型,用遗传算法对该模型的控制参数进行优化,在Matlab/Simulink中搭建优化的控制仿真模型并进行仿真分析。仿真结果表明:优化后的模型比传统的模糊PID模型动、静态性能都有所改善,对喷油量的控制更灵活精确,优化后的控制器能有效提高高压共轨燃油喷射系统的性能。     

高压共轨喷油系统循环喷油量波动研究

针对系统参数对高压共轨喷油系统循环喷油量稳定性的影响机理及变化规律,在AMESim仿真平台上建立了高压共轨喷油系统的数值仿真模型,通过仿真分析研究了回油压力、电磁阀复位力、控制阀杆升程、出油孔直径、进油孔直径、针阀升程、针阀预紧力和喷油器流量系数在全工况平面内所引起的循环喷油量波动变化规律,得出系统参数对循环喷油量波动的影响在小喷油脉宽下更为明显.结果表明,回油压力、控制阀杆升程、出油孔直径、进油孔直径、针阀升程和喷油器流量系数为影响循环喷油量波动的关键系统参数.该研究可为优化高压共轨喷油系统参数、提高系统工作一致性和稳定性提供理论借鉴.     

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.试验结果表明,高压喷射时,随喷孔数增加,喷孔直径减少,颗粒排放显著下降,油耗降低,但NOx的排放增加.在匹配时对于喷嘴和涡流强度的选择都存在NOx和颗粒(PM)的权衡.     

高压共轨柴油机起动困难的故障诊断与排除

针对高压共轨电控柴油机喷射系统的特点,分析了柴油机起动过程中机械部分、电控系统、低压电路、高压电路常见故障的原因及排除方法.     

高压共轨柴油机各缸不均匀性在线修正及其失火诊断

针对高压共轨柴油机运行时各缸间存在的差异,提出了一种基于每个工作循环瞬时角加速度的在线修正的方法.在一个循环中,计算出各缸工作后的瞬时角加速度的平均值,按各缸瞬时角加速度与平均值的差异的大小对喷油量进行修正,若修正油量超过了设定的阈值则进入失火诊断程序,并进行统计.在设定的循环次数中,超过阈值的概率大于一定值时,确认发生了失火,根据诊断电路,确定导致失火的原因.试验结果表明,在线修正后,发动机运行更加平稳柔和,并能快速准确地诊断出人为设定的失火故障.     

柴油机高压共轨式燃油喷射系统的仿真研究

为了能在无实验条件下方便地研究高压共轨燃油喷射系统的工作规律,借鉴了电控共轨燃油系统的结构和原理.在建立了共轨系统整体物理模型的基础上,利用计算机软件HYDSIM对某型实验台架上的高压共轨燃油系统进行了仿真,将利用仿真模型计算出来的喷油量MAP图、轨压波动等数据与实测的数据进行了对比.验证数据点的误差和曲线整体走向来判定仿真所得MAP图的准确度.将起喷阶段3个轨压设定下的轨压波动曲线图进行对比分析,考察其波动幅度及相位的变化,分析了误差产生原因.验证发现,仿真模型准确可靠,可用于共轨系统的模拟研究.     

低速高压共轨柴油机喷油规律计算

针对大型低速高压共轨柴油机的燃油喷射压力高、油量大,目前没有仪器可直接测量其喷油规律等问题,提出了通过试验测量喷油压力、气缸压力以及建立喷油器模型计算喷油规律的方法.使用AMESim计算软件建立柴油机多孔喷油器模型;在RT-Flex60C型柴油机高压共轨系统硬件在环(HIL)仿真试验台上,测量不同工况下高压油管出口压力...     

基于AMESim的柴油机高压共轨系统高压油泵的建模仿真分析

对当前高压共轨系统使用较广泛的径向柱塞式高压油泵的结构及工作原理进行研究,通过LMS公司的AMESim软件对高压油泵液力、机械、关键部件(电磁计量阀)分别进行模块化分析,建立带有电磁计量阀的高压共轨系统高压油泵模型,并进行仿真分析。通过改变高压油泵的结构参数,得出高压油泵进、回油孔直径对燃油输出油压、流量的影响,为整个高压共轨系统及共轨管和喷油机的优化设计提供参考。     

柴油机高压喷油过程的模拟计算

提出了一种考虑变音速,变密度的柴油机高压喷油过程的模拟计算方法,所得结果与传统计算方法相比,更符合实测值。     

共轨柴油机电控系统若干关键技术

为了使柴油机排放能够满足国III及以上法规要求,采用电控高压共轨燃油喷射系统来精确控制喷油压力和喷油时刻,实现燃油多次喷射.研究发现,电磁干扰、喷油器老化、喷油器机械加工精度等原因会导致共轨燃油系统喷油误差,尤其是小油量喷射时的误差.通过分析共轨燃油喷射系统控制器的硬件电路和软件算法,分析喷油器的喷油延时特性.提出控制器驱动电路控制逻辑、地线抗电磁干扰方法和小油量喷油一致性自学习算法.结果表明,应用这些方法设计的控制单元能够改善喷油器抗老化性能,弥补机械加工精度对小油量喷射的影响,改善发动机排放性能.     

近后喷对高压共轨柴油机燃烧过程影响的数值计算

应用CFD模拟软件FIRE针对车用增压共轨柴油机在高负荷工况下采用近后喷策略的缸内工作过程进行了数值计算。分析了后喷量和主/后间隔角对燃烧过程的影响。研究结果表明,随着后喷量和主/后间隔角度的增加,缸内燃烧压力、放热规律及缸内温度曲线的峰值降低,燃烧重心推迟,燃烧噪音和NOx生成量减少,但经济性有所恶化。同时,增大后喷量一方面可使后喷燃油的贯穿距增大,在壁面附近高温缺氧区域内形成的燃油蒸汽增多,增加了后喷燃油的Soot的生成量,另一方面增强了对缸内流场的扰动效果,使得更多的氧气进入燃烧产物区,加速了Soot的氧化,因此选取适当的后喷量可以获得较低的Soot的生成量。后喷间隔过大时,Soot排放有明显增加的趋势。     

高压共轨直喷柴油机缩口燃烧室内混合气形成的多维数值研究

改进设计了高压共轨直喷式柴油机缩口型燃烧室,利用FIRE软件针对不同燃烧室结构对燃烧室内气流特性的影响进行了多维数值模拟。研究了高压共轨喷射系统与缩口直喷式燃烧室匹配时不同喷射参数对燃烧室内流场、浓度场和温度场分布特性的影响,以及混合气形成过程的微观特性。研究结果表明:改进后的缩口直喷式燃烧室能够合理地利用喷雾的动能,提高燃烧室内的气流强度及其保持性,从而加强燃烧开始后燃油与空气的混合能力,促进扩散燃烧过程。因此,合理的燃烧室形状配合喷射时刻和压力的有效控制能在提高发动机性能的同时降低排放,是高压共轨直喷式柴油机实现高效率低排放的有效途径。     

高压共轨喷射柴油机采用燃料主喷和后喷的燃烧模拟

为了解后喷对柴油机燃烧、排放的作用,利用商用计算软件STAR-CD对高压共轨柴油机进行了改变后喷量和主后喷间隔的燃烧模拟。结果表明,后喷对NOx影响不大,碳烟显著降低。随着后喷量逐渐增大,碳烟曲线由单峰演变为双峰,且峰值明显降低,这是后喷燃油恰处于氧气较浓的区域着火燃烧,产生碳烟相对较少的结果。后喷扰动使得燃油和碳烟与氧气的混合加强,燃烧强化,高温区增大,后期碳烟氧化速率明显增大。主后喷间隔4°CA时25%后喷量的作用最明显,碳烟最终生成量减少37.6%。综合考虑热效率,认为后喷量取20%左右为宜。主后喷间隔过大时,碳烟有增加的趋势。     

Effect of biodiesel on the particle size distribution in the exhaust of common-rail diesel engine and the mechanism of nanoparticle formation

Effect of biodiesel blends on the particle size distribution (PSD) of exhaust aerosol and the mechanism of nanoparticle formation were investigated with a modern common rail light-duty diesel engine. The results showed that PSD of diesel included two modes: nucleation mode (NM) and accumulation mode (CM). The criterion diameter of the two modes is 50 nm. Only CM was observed for all fuels under the condition of 50 N·m, 2000 r/min. When the engine torque was higher than 150 N·m, log-modal PSD of diesel shifted to bimodal. At higher loads, if the biodiesel blend ratio was below 60%, the PSD of biodiesel blends still included the two modes. However, no NM particles were found for pure biodiesel. At lower loads, only CM was found in PSD of all fuels. Significant reduction of CM particles was found for biodiesel blends compared with diesel. Discussion on the mechanism of nanoparticle formation indicated that for the light-duty diesel engine with oxidation catalysts, fuel consumption and exhaust temperature increased with increasing the engine loads, and SO₂ was converted to SO₃ by catalyst which, in its hydrated form, could act as the precursor for biodiesel NM formation. Therefore, sulfur level of biodiesel blends dominates the nanoparticle formation in light-duty diesel engine with oxidation catalysts. Supported by the National Hi-Tech Research and Development Program of China (“863” Project) (Grant No. 2006AA11A1A2), and the Program of Shanghai Chief Subjects (Grant No. B303)     

高压喷射的高速直喷柴油机混合气形成及燃烧过程

为了有效组织燃烧室内气流特性,改进了车用缩口直喷高速柴油机燃烧室结构,并在此基础上基于CFD商用软件FIRE对匹配不同轨压的喷雾特性时燃烧室内气液混合流的速度场、浓度场和温度场的动态分布特性进行了仿真计算分析。研究了高速直喷柴油机的混合气形成规律,并通过试验研究了这种混合气形成特性对燃烧过程及排放特性的影响。结果表明:通过对缩口直喷燃烧室内气流特性和轨压的优化匹配,可以有效地控制燃烧过程的滞燃期、预混合燃烧比例和扩散燃烧过程,从而控制高温燃烧持续期,在保证经济性的前提下,可以有效地降低NOx和烟度排放。     

燃料挥发性对高压共轨柴油机微粒排放粒度分布的影响

试验研究了燃料挥发性对高压共轨柴油机微粒排放的影响,分析了不同负荷工况下微粒排放粒度分布特征。结果表明:改善燃料挥发性将使中小负荷工况核态微粒数量浓度增加,有利于降低大负荷工况微粒排放数量及质量浓度,燃料挥发性对于积聚态微粒影响较小。对于不同挥发性的燃料,核态微粒数量浓度均在当量比为0.4的中等负荷工况下最大。中小负荷工况下,对于挥发性较差的基础燃料,添加少量易挥发性成分后,核态微粒数量浓度急剧上升。但在中等负荷工况下,随添加比例的增大,挥发性进一步改善的燃料,核态微粒及总微粒数量浓度均有所降低,且积聚态微粒数量浓度变化不大。在大负荷工况下,中等挥发性的燃料(中均沸点为263℃)核态微粒和总微粒数量浓度最高,而挥发性好的燃料(中均沸点为244℃)核态微粒和总微粒数量浓度最低。