高压喷射GDI喷孔几何结构对喷孔内流及喷雾特性的影响

采用大涡湍流模拟结合多相流耦合喷雾的方法对GDI喷孔内流和喷雾特性进行了数值研究,着重分析了喷射压力及喷孔结构形状对喷孔出流特性和液滴粒径的影响。结果表明:提高喷射压力有利于增加喷孔出口流速及湍动能,增强燃油破碎;当喷射压力提高到30 MPa之后,进一步提高喷射压力时索特平均直径(SMD)变化不明显,但小粒径占比显著增加;对于变截面喷孔,变截面双曲线喷孔出口处速度和湍动能最大,其SMD最小,小粒径占比最多,有利于喷雾质量提高;与渐缩形喷孔相比,渐扩形喷孔出口处湍动能较大,有利于喷雾初次破碎,然而较多的空泡堵塞喷孔,喷孔出口处流速较低,不利于燃油二次破碎。     

柴油掺混二甲醚喷雾粒子尺寸分布特性试验研究

为确定二甲醚掺入柴油后对燃料雾化性能的改善效果,利用阴影成像与数字图像处理技术,对不同掺混比、喷射压力以及喷孔直径等条件下的二甲醚-柴油混合燃料喷雾粒子尺寸分布特性进行了对比试验研究.结果发现:由于柴油中二甲醚的闪急沸腾作用,随着二甲醚掺混比的增加,混合燃料粒子尺寸分布曲线整体向小颗粒方向偏移,较大粒子数目较柴油明显减少,有助于降低发动机炭烟排放;喷孔直径、喷射压力等喷射参数对混合燃料雾化粒子分布有较大影响,减小喷孔直径使燃油粒子更加细化,降低喷射压力则使混合燃料雾化效果有变差的趋势.     

An Experimental Study on the Characteristics of Fuel Injection System with Dual High-pressure Actuator Control

对采用电控单体泵和共轨喷油器的双电磁阀控制燃油系统进行试验研究,该系统能完成对供油和喷油的独立控制;研究结果表明双电磁阀控制燃油系统可方便地控制启喷压力,从而灵活地调节喷油规律;可在部分工况下实现等压喷射;双阀系统开始和结束喷射时刻的燃油压力会影响实际喷油持续期的长度,喷射压力越高,实际的喷油持续期越长.     

汽油机活塞内冷油腔振荡冷却特性的仿真研究

为研究汽油机活塞内冷油腔在高转速下的振荡冷却效果,搭建了计算流体力学仿真模型,模拟研究了额定转速下内冷油腔的机油瞬态分布、壁面换热系数和换热速率,分析了机油喷射速度、喷孔直径、机油温度等喷射参数的影响,并采用Box-Behnken组合设计,以换热速率最大化为目标优化了喷射参数。结果表明,换热速率除了受喷射速度和机油温度的交互作用影响外,还与腔内充油率决定的机油振荡状况有关,并可与喷孔直径拟合成抛物线关系。     

柴油机的电控喷油技术

概述了柴油机电控喷油技术的发展、电控喷油系统的技术特点和分类;分析了各种电控喷油系统的优缺点,指出高压共轨系统以其结构紧凑,喷油压力的选择不受柴油机转速、负荷和燃油喷射量的影响,能实现喷油量、喷油定时和喷油率的灵活控制而成为未来柴油机燃油系统的主要发展方向。     

汽车电控燃油喷射模拟系统的开发

以汽车电控燃油喷射系统基本喷油持续时间的控制为出发点,旨在开发一套汽车电控燃油喷射模拟系统的教学设备。通过进气歧管压力、发动机转速和基本燃油喷射持续时间(喷油脉宽)的测量,得到发动机的喷油脉宽三维脉谱图(MAP),存于单片机ROM中;设计模拟系统硬件电路并对电控单元编程,实时显示传感器检测到的进气歧管压力、发动机转速和喷油脉宽,并控制驱动喷油器工作。     

电控喷油器参数对喷油规律的影响

基于一维仿真软件GT-Suite模拟电控高压共轨燃油喷射系统及柴油机整机模型,探究电控喷油器关键参数对喷油规律的影响。研究表明,提高喷嘴流量系数可以大幅度提高喷油速率,且加快后期断油;控制室容积进、回油节流孔直径对针阀开启和关闭有很大影响;随着控制室容积增加,喷油规律曲线向右平移,针阀关闭速度变慢;电磁力对针阀开启影响较大,且随着电磁力的增加,初期喷油速率有所增加;针阀弹簧预紧力会影响针阀开启和关闭的速度。研究结果对高压共轨电控喷油器的确定和优化具有一定的参考价值。     

喷油咀热能去毛刺工艺实践

<正> 钻削柴油机喷油咀的喷孔,在喷孔内口产生毛刺及尖角,目前国内务生产厂家是用手工去除毛刺,但尖角依然存在。在燃油喷射时,喷孔内口尖角将加剧燃油在喷口内的扰动,使喷射流动能损失增加,燃料喷注速度下降,焰状体中心锥角增大,油线贯穿深度浅。喷孔内口毛刺将造成喷油局部节流,使一小股油流高速冲出喷孔,形成畸形尖端油束,产生喷射角度偏差。又由于毛刺的节流作用,增加喷孔内口处的旋涡损失,加剧喷注扰动,喷注速度下     

柴油机喷嘴空穴流动特性分析

利用混合多相流空穴模型进行了喷嘴内气液两相流动的数值模拟。分析了喷油压力、背压、喷嘴几何特征参数对喷孔内空穴流动、空穴区域分布的影响,以及各种参数对流量系数和燃油出口平均速度的影响。研究结果表明,无量纲空穴数直接影响喷孔内的空穴分布,而流量系数和燃油出口平均速度等流动特性则与喷油压力、喷孔入口圆角半径、喷孔倾角、针阀升程等几何特征参数有很大关系。     

双阀电控单体泵系统的喷射特性研究

在AMESim环境下建立双阀电控单体泵系统的仿真模型,通过试验对比验证模型的准确性。研究压力峰值、喷油量及平均喷油速率等在低转速范围内随控制角度差和转速的变化规律,并探索双阀系统的三次喷射特性。试验结果表明,在低转速下,增加控制角度差能明显改善喷油特性,控制角度差小于4°(一定角度)时,喷油压力、平均喷油速率等随控制角度差的增加变化不明显,而喷油量增量随控制角度差的增加变化相对稳定。采用变速率凸轮型线能有效降低后喷射的喷射压力,有利于灵活控制后喷射的喷油量。     

超高压共轨柴油机油气室匹配仿真研究

介绍了超高压共轨系统工作原理,基于Fire软件分别建立了进气道和燃烧室的仿真模型,并在利用试验验证了模型准确性的基础上,通过模型分析了油、气、室参数间的匹配关系对超高压共轨柴油机性能的影响,为进一步改善柴油机的性能和实现油、气、室参数间的优化匹配提供了理论依据。结果表明:在超高压喷射条件下,同一喷孔直径匹配的涡流比越大(1.21~3.62范围内),越有利于改善柴油机性能,并且喷孔直径越大,改善的效果越明显,当3.62涡流比匹配0.30mm喷孔直径时,可获得最高的平均有效压力,并且此时具有最好的排放效果;同一喷孔直径匹配的燃烧室口径比越小,越有利于改善柴油机性能,并且喷孔直径越小,改善的效果越明显,当0.75燃烧室口径比匹配0.23mm喷孔直径时,可获得最佳的动力性和排放性。     

PFI增压汽油机机油稀释试验研究

在一款1．0 L 气道喷射增压汽油机上研究了机油稀释的分布区域及其产生机理,发现机油稀释严重的区域主要集中在高速大负荷工况。通过对喷油器喷孔直径、喷油相位、VVT 动作角、空燃比、水泵流量、机油冷却器散热量、曲轴箱强制通风系统 PCV 阀补气量等相关特性参数的调整验证,发现喷油相位靠后、空燃比过浓是机油稀释严重的主要原因,水泵流量、PCV 阀补气量、VVT 动作角、机油冷却器散热量对机油稀释也有一定的影响,喷油器喷孔直径的变化对机油稀释无影响。最终在该款发动机上综合采用优化喷油相位、水泵流量、PCV 阀补气量、机油冷却器散热量的措施,最大机油稀释水平控制在5％以下。     

提高共轨喷油器工作效率研究

根据电磁阀式共轨喷油器工作特点,研究了提高大流量电磁阀式共轨喷油器工作效率的技术途径。以喷孔前的压力为实际喷油压力,其与供油压力的比为共轨喷油器的有效喷油压力效率;以喷油量与喷油量和总回油量之和的比为共轨喷油器的有效喷油量效率。结果表明：喷油器有效喷油压力效率与有效喷油量效率相互影响;采用异型结构喷油嘴偶件可以有效提高喷油器工作效率;喷油器与燃油轨间高压管路长度、喷油嘴偶件及其他结构参数进行综合匹配,能够进一步提高喷油器工作效率。综合匹配的计算结果表明,在160 M Pa 标定压力下,最大有效喷油压力效率达到108．3％,有效喷油量效率达到96．8％。     

燃油系统参数对分层燃烧甲醇发动机性能的影响

针对1130单缸柴油机研究了喷油嘴油线分布、喷油嘴孔数和喷油嘴针阀开启压力对分层燃烧甲醇发动机性能的影响。试验结果表明，燃油系统参数对分层燃烧甲醇发动机的性能有比较明显的影响。     

高压共轨喷油器压力波动与针阀响应解耦分析

多次喷射过程中,不同喷射之间的相互影响导致循环喷油量的控制难度增大。建立了高压共轨系统的AMESim仿真模型,通过数值仿真和试验测试相结合的方法,揭示了喷油器内部压力波动和针阀开启阶段动作响应的强耦合作用是导致主喷油量随喷射间隔波动的根本原因,当主喷油量基准值为60．0 mm3时,其波动量最大可达3．6 mm3。建立了共轨系统的无阻尼 L C液力系统模型,通过对模型的分析,针对强耦合作用提出了减小喷油器内部油道长径比和盛油槽容积的解耦方法。对解耦方法的仿真试验验证表明,采用解耦方法后压力波动和针阀响应的耦合程度降低53％。     

喷孔数调控活性分层对乙醇-柴油双燃料燃烧的影响

基于1台自然吸气的单缸柴油机,结合缸内三维燃烧仿真计算,研究了不同直喷正时、不同预混比例条件下,直喷喷油器的喷孔数对乙醇-柴油双燃料发动机燃烧和排放特性的影响。结果表明,优化直喷喷油器的喷孔数,能影响直喷柴油的缸内分布,调控乙醇-柴油双燃料发动机燃烧过程。减少喷孔数,可以有效降低缸内高活性柴油的分布区域,减少初始着火的位置,从而降低缸内最高燃烧压力和压力升高率,并且可以在炭烟排放保持较低水平的基础上,降低氮氧化物(NO_x)排放。随着乙醇预混比例的增大,喷孔数对燃烧和排放的影响先增大后减小。随着喷油提前角的增大,由于直喷燃油在缸内混合较为均匀,喷孔数的影响作用逐渐减小。     

针阀关闭时刻柴油机不同喷孔内流场的计算

基于开源软件OpenFOAM定义两种连续的网格运动使针阀完全关闭,分三步数值模拟针阀关闭时刻喷孔内的瞬态流场,模拟结果与S ．Jollet试验结果基本吻合。在此基础上研究喷孔结构参数对孔内流场的影响,计算结果表明,随着孔径的增大,喷孔内残余燃油内部有气泡形成;喷孔长度越短,喷孔内残余燃油内部的空气体积越大,形成的气泡越靠近压力室;K系数的减小有利于喷孔内气泡的产生。     

Study of the effects on exhaust emissions in direct injection diesel engines: Effects of fuel injection system,distillation properties and cetane number

The effect of injection nozzle, diesel fuel density (volatility) and cetane number on diesel exhaust emissions were investigated. Decreasing injection nozzle hole diameter decreases PM emission. However, a small nozzle hole increases NO_x emission and decreases the effect of fuel on PM emission. Decreasing fuel density is effective for reduction of NO_x emission. But the effect is smaller than that of nozzle hole diameter and injection pressure. Furthermore injection timing retardation decreases the effect of fuel density on NO_x emission.     

Effect of injector parameters on the injection quantity of common rail injection system for diesel engines

In this paper, the bond graph model of common rail injector was proposed in consideration of the effects of variable liquid capacitance and fuel physical property on the injection characteristics of the injector. State equations were derived based on the model, which were numerically solved by programming in Matlab. Comparisons between the simulation results and the experimental data show that the numerical model can effectively predict the injection quantity of the system. Effect of variation of delivery chamber diameter, needle seat semi-angle, needle cone semi-angle, ball valve seat semi-angle, nozzle hole diameter, inlet orifice diameter and outlet orifice diameter on fuel injection quantity had been analyzed. The influence rules of various parameters on the fuel injection quantity had been established. The experiments were conducted using face centered central composite design. A second order polynomial response surface model had been developed for predicting fuel injection quantity, as a function of the independent variables. Analysis of variation was used to determine the significance interactions which primarily affect the fuel injection quantity. It had been concluded that six interaction factors including delivery chamber diameter with nozzle hole diameter, needle seat semi-angle with needle cone semi-angle, needle seat semi-angle with nozzle hole diameter, needle cone semi-angle with nozzle hole diameter, nozzle hole diameter with inlet orifice diameter, and nozzle hole diameter with outlet orifice diameter have significant effect on the fuel injection quantity of the system.     

柴油机非对称喷油嘴内部空化流动特性的数值研究

柴油机喷油嘴内部喷嘴流量和空化现象直接影响到燃油的喷射和雾化,进而影响柴油机的性能和排放。以两种非对称柴油机喷油嘴——小压力室喷油嘴(mini-sac)和无压力室喷油嘴(VCO)为例,通过Fluent软件对其进行空化和流量数值仿真,研究入口压力和背压参数对质量流量变化的影响。研究结果表明:在相同进出口压力下,mini-sac型喷油嘴各孔的流量均比VCO型的大;在较低和中等进口压力下VCO型喷油嘴各孔比mini-sac型更容易产生空化,而在较高的进口压力下这两种类型喷油嘴各孔产生空化难易程度基本一致;当进口压力不变时,随着出口压力的降低,在无空化产生时其质量流量与压力差呈线性关系;当空化出现时其质量流量继续增加,当出现超空化现象时该孔的质量流量不再变化;随着各孔的轴向夹角的增大,流量越小,空化越容易;对于这两种喷油嘴来说,只有mini-sac型孔3和孔4的空化出现在喷孔的上端和下端,其余孔的空化都只产生在上端。