柴油机喷油系统空泡现象的试验研究

研究柴油机喷油系统的空泡现象,对分析喷油系统中柴油-空气(或燃油蒸气)两相介质的流动,对喷油过程的模拟计算,了解喷油系统的穴蚀机理以及喷油系统过渡过程中的油量超调等均有一定意义。本文用高速摄影技术研究了喷油泵出油阀紧帽腔和高压油管内的空泡现象及变化规律,讨论了喷油系统结构、调整参数及运行工况对空泡形成的影响。     

不同空泡动力学模型在空泡振荡预测中的应用探讨

空泡动力学问题一直是水力机械领域关注的热点问题之一.空泡动力学的研究起源于水力机械的空蚀现象,弄清空泡运动(主要指单空泡生长、发展和溃灭过程)对空蚀机理研究有重要意义.本文探究了Rayleigh-Plesset(R-P)模型、Gilmore模型和Keller-Miksis(K-M)模型在预测空泡振荡过程中的应用,重点关...     

振动及加热壁面条件下的近壁空泡溃灭可视化研究

采用低压电火花生成空泡的方式系统研究了复杂壁面条件下的近壁空泡溃灭行为。通过不同类型振动壁面及不同温度壁面附近的空泡溃灭行为的可视化试验,发现壁面振动对空泡溃灭有促进作用,空泡溃缩过程更快,体积变化更显著。不同类型壁面对空泡溃灭过程的影响不同,柱形壁面相较于球形壁面,近壁的空泡形态较不规则,溃灭呈现整体塌陷的趋势,在反弹阶段会形成不规则的空泡云。壁面升温会使得近壁空泡产生明显趋向于壁面的溃灭行为,并伴随多次空化的现象,这会对壁面造成严重损伤。     

旋转空化器中减速板作用的数值仿真研究

旋转空化器是通过在水中高速转动的叶片产生可控超空泡的装置,以此来实现超空泡的利用.前人对于超空泡的研究表明,产生超空泡所需的转速比较大.本文将减速板加入到旋转空化器中,并采用数值仿真的方法,对减速板的工作特性进行分析.研究结果表明,带减速板的旋转空化器产生超空泡的转速得到很明显的降低,产生超空泡的尺寸也明显增大.而减速...     

受热工况截面平均空泡率对漂移流模型分布参数C0的影响分析

空泡率是汽液两相流动的基本参数之一.在计算空泡率的众多模型中,Zuer-Findlay漂移流模型目前应用最为广泛.根据受热工况下局部界面参数径向分布特性实验研究结果,并通过对现有实验数据的处理,分析了受热工况下垂直上升两相流漂移流模型分布参数C0随截面平均空泡率的变化规律.证实了从过冷沸腾泡状流到饱和沸腾弹状流工况,随着空泡率的增加,分布参数C0从一个小于1的值增加到1.0～1.2.     

柴油机喷油系统不规则喷射机理的新探讨

本文论述了柴油机喷油系统不规则喷射与空泡的内在联系。分析了不规则喷射产生的机理,阐明了高速区不规则喷射与低速区不规则喷射的本质区别。并指出在高速小负荷下,喷油系统中空泡的存在,是产生不规则喷射的主要原因。     

千瓦级质子交换膜燃料电池电堆的实验研究

空泡率是汽液两相流动的基本参数之一,而已有过冷沸腾空泡率计算方法研究以高质量流速为主。且大量文献报道现有空泡率模型难以适用于低流速过冷沸腾工况。该文基于低流速过冷沸腾净蒸汽产生点(NVG)理论模型,进一步建立了计算过冷沸腾空泡率的分布拟合模型。在较宽广的压力、质量流速、热流密度和流道尺寸范围内将模型计算结果与现有空泡率实验数据进行了比较,低流速工况下该模型与实验数据符合良好,表明该模型可适用于低流速过冷沸腾工况。     

低流速净蒸汽产生点模型预测过冷沸腾空泡率

空泡率是汽液两相流动的基本参数之一,而已有过冷沸腾空泡率计算方法研究以高质量流速为主,且大量文献报道现有空泡率模型难以适用于低流速过冷沸腾工况。本文基于低流速过冷沸腾净蒸汽产生点(NVG)理论模型,进一步建立了计算过冷沸腾空泡率的分布拟合模型。在较宽广的压力、质量流速、热流密度和流道尺寸范围内将模型计算结果与现有空泡率实验数据进行了比较,低流速工况下该模型与实验数据符合良好,表明该模型可适用于低流速过冷沸腾工况。     

同轴旋转可压缩气体中液体射流形态

基于非线性稳定性理论,在同时考虑射流周围气体同轴旋转、射流和周围气体可压缩性以及射流液体中含空化气泡的条件下,建立了描述同轴旋转可压缩气体中含空泡液体射流稳定性的色散方程,并验证了色散方程及其求解方法的正确性.在此基础上,进行了同轴旋转可压缩气体中含空泡液体射流形态的研究.结果表明:周围气体的同轴旋转改变了射流表面的占优扰动模式,即扰动模式由轴对称扰动占优转变为非轴对称扰动占优;随着气体同轴旋转强度的增加,射流周向形态的变化越来越明显,射流表面会逐渐形成越来越多凹凸不平的波纹.射流及其周围气体的可压缩性对射流周向形态的影响不明显,但会对射流的轴向形态产生一定作用.总体上看,空泡的存在对射流形态的影响弱于气体同轴旋转的影响.通过研究进一步完善了液体射流稳定性数学模型,加深了对液体射流分裂与雾化机理的理解.     

柴油机喷油器喷孔空泡雾化的研究

作者对柴油机喷孔空泡雾化的特性进行了研究，分析了喷孔内空泡产生的机理，并建立了计算模型。该模型考虑了喷射压力、喷孔几何结构、燃烧室条件、孔内流动损失与空穴因素，为喷雾的多维模拟提供了准确的初始条件。三维数值模拟计算结果表明，空泡雾化促进了喷孔出口液核的分裂，加剧了喷束的二次雾化，以考虑空雾化模型为计算初始条件，其在喷射速度、液滴尺寸（SMD）和贯穿距的计算结果更符合实际喷雾测量。     

出油阀弹簧刚度及开启压力对柴油机喷油系统中汽泡影响的研究

通过改变喷油泵出油阀弹簧刚度及开启压力 ,借助特制的透明出油阀紧帽腔、CCD摄像机、高速A/ D采集卡、图像采集卡和微型计算机等测试及处理设备 ,对喷油系统中的汽泡现象进行了试验研究 ,揭示出了出油阀弹簧刚度及开启压力对出油阀紧帽腔中汽泡数量和汽泡分布区域的影响规律     

柴油机高压共轨系统喷油规律试验分析

为研究高压电控共轨系统的喷油特性,利用EFS瞬时喷油测量仪试验台,采用位移法对Bosch高压电控共轨喷油系统进行了不同喷射压力、不同喷油提前角以及多次喷射的喷油规律试验研究。结果表明,喷油压力越高,喷油率越大且喷油持续期越短;当实现多次喷射时,预喷油量为一定值而预喷间隔改变时,预喷射位置的变化相当于在x轴上横向平移;而当预喷定时相同、预喷油量不同时,在喷油率曲线上显示为在相同位置上峰值不同的预喷射喷油率;后喷射情形与此类似。     

增压直喷汽油机燃油喷射特性对排放影响的试验研究

基于某1.5L涡轮增压直喷汽油机,搭建试验测试系统,采用试验匹配测试方法研究了喷油模式、喷油时刻、喷油比例、喷油压力等决定燃油喷射特性的关键参数对碳烟排放的影响。试验结果表明:单次喷油模式下在部分负荷时,喷油越提前,碳烟排放越多;在全负荷时,喷油越推迟,碳烟排放越多。在多次喷油模式下,随第一次喷油的推迟碳烟排放降低,随第二、三次喷油的推迟碳烟排放增加。提高喷油压力对部分负荷工况燃烧及排放改善不明显,但外特性工况碳烟排放显著下降,碳氢化合物排放总量也大幅度降低,缸内燃烧速度加快,燃烧稳定性提高,有效燃油消耗率降低约2%。     

Effect of fuel injection timing and injection pressure on performance in a hydrogen direct injection engine

The in-cylinder hydrogen fuel injection method (diesel engine) induces air during the intake stroke and injects hydrogen gas directly into the cylinder during the compression stroke. Fundamentally, because hydrogen gas does not exist in the intake pipe, backfire, which is the most significant challenge to increasing the torque of the hydrogen port fuel injection engine, does not occur. In this study, using the gasoline fuel injector of a gasoline direct-injection engine for passenger vehicles, hydrogen fuel was injected at high pressures of 5 MPa and 7 MPa into the cylinder, and the effects of the fuel injection timing, including the injection pressure on the output performance and efficiency of the engine, were investigated. Strategies for maximizing engine output performance were analyzed.The fuel injection timing was retarded from before top dead center (BTDC) 350 crank angle degrees (CAD) toward top dead center (TDC). The minimum increase in the best torque ignition timing improved, and the efficiency and excess air ratio increased, resulting in an increase in torque and decrease in NO_x emissions. However, the retardation of the fuel injection timing is limited by an increase in the in-cylinder pressure. By increasing the fuel injection pressure, the torque performance can be improved by further retarding the fuel injection timing or increasing the fuel injection period. The maximum torque of 142.7 Nm is achieved when burning under rich conditions at the stoichiometric air-fuel ratio.     

喷射背压对喷油特性影响的仿真及试验研究

以某型大功率船用柴油机机械式燃油系统为研究对象,基于AMESim软件建立系统一维计算模型,研究恒定及动态背压对喷油特性的影响。仿真结果表明:随喷射背压升高,循环油量呈线性趋势下降;喷油持续期呈抛物线趋势上升。将柴油机台架试验测得的燃油喷射段缸压曲线作为计算边界输入,得到计算循环油量。相比3.0 MPa恒定背压时,循环油量下降了4.9%;喷油持续期延长3.1 °CA。针对该套燃油喷射系统的试验表明:恒定背压设定值由从6.0 MPa升高至10.0 MPa时, 推进25%负荷时主要喷射性能参数对喷射背压变化的敏感性要比推进100%负荷更强。100%负荷,背压为6.0~9.0 MPa时,循环油量变化不大;背压为10.0 MPa时,循环油量下降7.0 mg。而25%负荷时,背压为7.0~10.0 MPa时,背压每上升1.0 MPa,循环油量约下降6.0~8.0 mg。     

直喷式柴油机供油系统对高压喷射特性影响的研究

本介绍了直喷式柴油机泵－管－嘴供油系统及其主要参数对喷油压力及其供油特性的影响，试验在油泵试验台上进行，通过对两种油泵，多种油嘴和油管的不同匹配试验发现，实现高压喷射有效手段是在提高压油泵喷油压力的同时，还必须精心选用小孔径，多孔数喷嘴；喷油压力圣孔径变化最为敏感，高压喷射供油系统设计中，应注意防止２次喷射及穴蚀的产生。     

PA6柴油机燃油系统提高喷射压力的可行性研究

利用专用软件建立了PA6型柴油机燃油系统数值模型,分析了相关参数对该燃油系统的影响并指出存在的问题,在此基础上提出了改进方案,重点对高压油腔压力、喷油量和雾化性能等进行了改进前后的对比分析。分析显示,改进后燃油系统最高喷射压力达到175MPa,喷油量基本保持不变,燃油雾化质量得到提高。     

喷油泵顶隙式柱塞偶件性能试验研究

对喷油泵顶隙式柱塞偶件、非顶隙式柱塞偶件以及等压出油阀、阻尼阀做交叉试验,通过喷油泵泵端压力、嘴端压 力、喷油速率、喷油始点、单喷射油量的检测分析,研究当前直列高喷射压力条件下,顶隙式柱塞偶件的喷油提前特性及 其对喷油泵综合性能的影响。研究结果表明,在喷油泵工作转速与循环油量范围内,顶隙式柱塞偶件较普通型柱塞偶件 而言,有1．8°的喷油提前功能,泵端压力、嘴端压力、喷油速率性能基本一致。除此以外,顶隙式柱塞偶件还可以降低喷 油泵中、低速油量,从而可以调整供油速度特性。     

不同海拔条件下喷油参数对柴油机性能的影响

通过内燃机高原环境模拟试验台,研究了不同海拔条件下高压共轨柴油机在最大转矩转速点(1500 r/min)全负荷(2300 N·m)和部分负荷(500 N·m)工况下喷油提前角、共轨压力及循环喷油量(全负荷)对柴油机燃烧特性与性能的影响规律.结果表明:全负荷工况下,随着喷油提前角增加,柴油机滞燃期增加,最高燃烧压力和最大压力升高率增大,增大趋势随海拔增加而降低,柴油机转矩在0 km和3 km海拔先增加后减小,在5 km海拔时逐步增加.随着共轨压力增加,柴油机燃烧相位提前,最高燃烧压力、最大压力升高率和转矩均增加,排温降低;部分负荷工况下,有效燃油消耗率随共轨压力增加而降低.随循环喷油量增加,转矩、排温和缸内压力均逐渐增大,最大压力升高率在3 km海拔范围内逐渐增加、在5 km海拔时逐渐减小.海拔每升高1 km,柴油机在全负荷工况下,最佳循环喷油量平均降低5.81%,最佳喷油提前角和共轨压力在全负荷和部分负荷工况下平均分别增加了1.2°,CA、0.8°,CA和4 MPa、3 MPa.