缸内直喷汽油机多孔喷油器喷雾特性试验研究

为了研究缸内直喷汽油机多孔喷油器的喷雾特性,建立了定容喷雾试验装置,对不同环境压力和不同喷油压力条件下的自由喷雾和碰壁喷雾过程进行了拍摄,分析了壁面距离和壁面倾角对喷雾特性的影响。研究发现:多孔喷油器与传统的旋流式喷油器的喷雾特性存在较大差异。多孔喷油器的喷雾锥角受环境压力影响较小;随着环境背压的增大,贯穿距离和喷雾锥角呈现先增大后减小的特点;喷雾锥角随着喷射压力的提高略有增加。在碰壁喷雾发展过程中,不同环境压力下喷雾油束与壁面接触面积接近;随着壁面距离的增加,碰壁喷雾高度递减,碰壁后的喷雾高度存在波动;随着壁面倾角的增大,碰壁喷雾高度和增大。在壁面倾角的增大过程中,影响碰壁喷雾半径的因素较多,呈现出较复杂的变化规律。以上研究为多孔喷油器的设计及其与燃烧室的匹配提供了理论依据。     

直喷汽油机中乙醇汽油宏观喷雾特性的试验研究

采用高速摄像技术在定容弹内对直喷汽油机多孔喷油器的喷雾特性进行了试验研究,以揭示喷油压力、环境压力对乙醇-汽油不同掺混比燃料的喷雾锥角、前锋面速度和喷雾投影面积的影响。结果表明,随着喷油压力的增大,喷雾锥角、前锋面速度和喷雾投影面积均增大;随着环境压力的增大,喷雾锥角增大,前锋面速度和喷雾投影面积减小。     

生物柴油和柴油直喷喷雾特性试验研究

应用单孔喷油器结合高速摄影技术研究了B5生物柴油和京标-10号柴油在不同喷油压力、环境温度和燃油温度条件下的喷雾特性,喷雾参数包括喷雾形态、喷雾贯穿距、喷雾贯穿速度和喷雾锥角.结果表明:两种燃油的喷雾贯穿距随时间几乎呈线性变化,喷射初期喷雾贯穿速度较大,且随着喷油压力的增加喷雾贯穿速度增加;随着时间的推移(油束的发展),喷雾贯穿速度逐渐下降,且较高的喷油压力下,喷雾贯穿速度下降趋势更加明显;在喷油压力和燃油温度相同时,随着环境温度从25℃升高到350℃,喷雾过程中的最大喷雾贯穿速度更大,且120 M Pa喷油压力下,最大喷雾贯穿速度可达400 m/s.在相同条件下,B5生物柴油油束蒸发持续时间较京标-10号柴油更长,表明生物柴油的加入使得B5生物柴油的沸点升高,相同温度下蒸发能力变差.比较相同条件下B5生物柴油和京标-10号柴油喷雾锥角,京标-10号柴油的喷雾锥角略大,这是由于京标-10号柴油黏度较小,液滴间作用力小,使得喷雾锥角增大.     

高压旋流喷雾特性的三维数值模拟

基于高压旋流喷嘴内部流动对喷雾过程进行数值模拟,并定性研究了喷油压力和环境压力对喷雾特性的影响。研究结果表明：在高的喷油压力下,喷雾贯穿距离增大,液滴索特平均直径减小,但喷雾锥角基本不受影响;在高的环境压力下,喷雾呈现出实心圆锥状,喷雾锥角和贯穿距离都减小,液滴索特平均直径增大。     

高压共轨喷油器动态响应特性监测技术研究

采用非接触式的方法检测了高压共轨高速电磁阀喷油器的电流和喷油器入口压力的信号,利用高速摄像系统同步记录了喷雾过程。试验结果表明:电磁喷油器的电磁阀开启、关闭延迟和线圈电流有很好的对应关系。结合喷油器入口压力变化,可进一步确定针阀的开启和关闭过程以及喷油持续时间。     

采用闭环调节回路的柴油机喷射系统

博世公司针对柴油机开发了一种新型喷油系统。这种被命名为"针阀闭环控制"的喷油系统基于电磁阀式喷油器的共轨喷油技术而开发。其能以闭环方式调节喷油持续期,同时借助于喷油器中的压电传感器和新型软件结构以极高的精度进行采集并调节每次燃油喷射的持续期。从而能在实际行驶条件下,在整个汽车使用周期内确保对发动机较为重要的燃油计量和准备精度,因此这种喷油系统有效提升了轿车柴油机动力装置未来技术竞争力。     

不同喷射工况下的GDI喷雾模拟标定研究

准确模拟喷雾是提高缸内模拟准确性的关键,为了使模拟喷雾与试验喷雾更加一致,需要根据试验喷雾贯穿距及粒径对模拟喷雾进行标定。使用AVL FIRE软件建立定容弹及喷雾数值模型,对处于不同喷射工况(喷射压力、环境压力、油温)下的喷雾进行数值模拟,根据试验喷雾的贯穿距及喷嘴下方30 mm平面处SMD对模拟喷雾进行标定,并对不同喷射工况的标定参数选择进行探讨。结果表明:为了同时满足贯穿距和粒径的标定要求,需要根据工况参数对标定参数进行调整;对于本研究中的GDI喷油器,喷射压力10 MPa时使用KH-RT模型的模拟结果与试验值匹配较好,5 MPa时使用Huh-Gosman模型匹配更好;在喷射压力、环境压力和环境温度相同的条件下,高油温和低油温工况可以用同一套参数满足标定要求。     

直喷增压汽油机喷油器匹配及控制策略研究

针对一款国Ⅵ排放直喷增压汽油机电控系统的匹配,进行了不同喷油器的选型测试,对比研究了不同喷油器喷雾特征和燃烧室形状对发动机排放及油耗的影响。在此基础上,对比研究了喷油时刻、喷油比例以及喷油压力等参数对碳烟排放的影响。结果表明:A型喷油器与平顶活塞的匹配组合最佳;不仅碳烟排放低,而且燃烧速率快,燃烧稳定性好;当采用多次喷油模式时,随着第一次喷油时刻的推迟,碳烟排放有减低趋势。但随着第二次和第三次喷油时刻的推迟,碳烟排放反而呈增大趋势;而当增加第三次喷油比例时,碳烟排放会明显增加;部分负荷工况,采用更高的喷油压力对碳烟排放并无明显改善。而在外特性工况,采用更高的喷油压力时,碳烟排放改善效果明显,同时THC也有一定程度降低。     

汽油高压旋流喷雾的数值模拟和试验研究

建立了GDI的汽油喷雾和混合气形成的数值模型，对不同喷油压力、燃烧室背压对静态喷雾的影响做了数值模拟，并利用CCD相机在定容燃烧弹中对GDI发动机高压旋流喷油器产生的喷雾作了高速摄影，通过与模拟计算结果的对比，分析了汽油高压旋流喷雾的发展过程。     

小型高速直喷式柴油机的“快速溢流”喷油系统

小型高速直喷式柴油机的性能在很大程度上取决于喷油系统的平均喷油压力。本文介绍一种新型“快速溢流”式喷油系统,它借助喷油器体内的压力增强机构可以大幅度地提高平均喷油压力,同时通过喷油器的溢流作用使喷油过程快速终止,从而在油泵油咀不变的条件下缩短喷油持续期达30％。文中结合现代柴油机要求的喷油特性阐述了这一系统的构思过程和试验结果。     

高压共轨系统不同温度下喷油参数修正计算

为说明高压共轨系统燃油温度变化对喷油量的影响,进行了不同燃油温度下的喷油参数修正计算。首先简要分析了高压共轨系统燃油流动传热特征,依据柴油机工作环境温度范围,提出了确定基准温度的方法,然后运用流体传热计算方法,推导出了喷油量和喷油压力的修正量计算公式;最后结合实例,给出了基准温度下的喷油压力和喷油量的基准脉谱,计算了不同温度下燃油喷油压力和喷油量的修正脉谱;结果表明:50℃燃油温度的喷油量修正量计算值与测试值的相对误差在14%以下,80℃燃油温度的喷油量修正量计算值与预测值的相对误差在9%以下,说明喷油参数修正计算方法是有效的。     

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％。     

智能喷油器———大型发动机喷油技术数字化

越来越高的喷油压力会引起喷油器磨损,并影响其正常使用寿命。喷嘴附近的压力传感器可以监控喷油器功能并将其状态传达给控制系统。WoodwardL’Orange公司开发了1款新型智能喷油器,并致力于将整个发动机系统和数据云实现联网。     

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.     

超多喷孔喷射对高压共轨柴油机晚喷燃烧特性的影响

为实现柴油机的高效低排放燃烧,研究了在晚喷条件下的超多喷孔喷射对高压共轨柴油机喷雾、燃烧和排放特性的影响。利用KIVA-3V程序,对一台6缸高压共轨柴油机进行三维模拟,并对其进行了试验验证。结果表明:与传统喷油器相比,超多喷孔喷油器上、下层油束的干涉作用使喷雾形态显得分散很多,这有利于雾化和蒸发。采用超多喷孔喷油器后,呈预混燃烧。与传统喷油器方案相比,放热率峰值增大60%,NOx排放增大36%,碳烟生成区域明显减小、峰值下降48%。在保证动力性的前提下,采用超多喷孔喷油器和废气再循环技术、推迟喷油、提高喷射压力,NOx降低64%,碳烟降低46%。因而,这种柴油机能够实现高效清洁预混燃烧。     

电控共轨式喷射系统喷油过程的试验研究

叙述了柴油机电控共轨式喷射系统喷油过程的试验装置及原理，实测了HEUI—A液压增压式喷油器的喷油规律，并对共轨压力和喷油脉宽与喷油量、预喷射和喷油率之间的依存关系进行了综合分析。     

定容弹内煤制油喷雾及着火特性的可视化研究

煤制油的生产工艺成熟、来源广泛，有利于降低我国对石油进口的依赖。通过定容燃烧弹进行了可视化研究，分析了煤制油在不同环境条件下的喷雾和着火特性。研究结果表明，煤制油喷雾和柴油喷雾在不同工况下均表现出良好的一致性，喷雾发展趋势相同。当环境温度保持500 K不变，随着环境压力由3 MPa提高到6 MPa,煤制油喷雾的贯穿距减小了22.67%,而喷雾锥角增大了46.9%。随着环境温度的提高，大量燃油液滴在破碎后迅速汽化，故喷雾贯穿距和喷雾锥角均表现出明显的降低趋势。在高环境压力下，煤制油的着火时刻提前，火焰浮起长度由38.8 mm缩短至30 mm,并表现出良好的球形火焰形态。与柴油相比，煤制油喷雾的贯穿距较短而锥角较大。在500 K,6 MPa的环境条件下，煤制油和柴油的喷雾贯穿距分别为46.4 mm和49.6 mm,表明煤制油在实际使用时更不容易产生撞壁现象。     

电控喷油器参数对高压共轨系统循环喷油量波动影响的量化分析

为研究电控喷油器参数对高压共轨系统循环喷油量波动的影响,利用AMESim仿真平台建立了电控高压共轨喷油系统数值仿真模型,并通过在高压共轨系统试验台上试验,验证了仿真模型的准确性。接着在此基础上对循环喷油量波动进行分析,揭示了喷油器参数对循环喷油量波动的影响规律。最后进行了量化分析,得到了喷油器参数变化引起的循环喷油量波动百分比的变化规律。结果表明,衔铁残余气隙、电磁阀预紧力、出油孔直径、进油孔直径、针阀预紧力和针阀升程是影响高压共轨系统循环喷油量的主要电控喷油器参数,在不同的轨压和喷油脉宽下,这些参数的变化引起的循环喷油量波动百分比分别为5.0%~16.8%、7.8%~26.2%、14.1%~22.9%、17.0%~23.3%、7.5%~33.2%和0~21.8%。     

喷嘴孔数及其布置对汽油直喷喷嘴闪沸喷雾-环境气体相互作用影响的研究

为了区分火花塞点火式缸内直喷(SIDI)发动机喷雾和环境气体两相流场,将优化后的高速双色PIV(Particle Image Velocimetry)技术应用于多孔直喷喷油器的喷雾和环境气体速度的测试.此双色PIV系统由一个特殊的示踪和滤波系统组成,可同时对燃油喷雾及其环境气体的速度场进行测量.本研究采用该双色PIV方法研究不同环境压力和燃油温度的条件下,喷嘴孔数及其布置情况对燃油喷雾和环境气体的相互作用的影响.在此研究中,对3个汽油直喷喷嘴做了详细的研究,包括1个6孔喷嘴,1个3孔喷嘴及1个2孔喷嘴.研究结果表明,随着燃油温度的提高或者环境气体压力的降低,喷雾雾化增强,燃油颗粒粒径减小,导致喷雾油束变宽,喷雾与环境气体接触面积变大,喷雾和环境气体的两相流场的作用变强.不同孔数和布置的喷油器在冷态及闪沸条件下油束间干扰作用的强度不同,导致喷雾传递给环境气体的动能不同.较强的油束间的干扰作用加强了燃油喷雾与环境气体之间的动量交换过程,进而增强了环境气体的动能.     

增压直喷汽油机喷雾及燃烧特性可视化试验研究

基于可视化光学增压直喷单缸机,对两种形式喷油器匹配两种活塞顶面燃烧室的组合,在两个典型工况下试验研究了喷油相位、喷油次数等参数对发动机喷油雾化、燃烧特性、碳烟排放等方面的影响规律。研究结果表明:在催化器起燃工况,各喷油器和活塞顶面组合均可满足燃烧和碳烟排放等开发目标要求,I-129三角型六孔喷油器缸内混合气分布形态更优;在全油门工况,采用优化喷油时刻的三次喷射策略可有效避免燃烧关键区域的燃油湿壁风险,I-129喷油器匹配P-B平面活塞为最佳硬件组合。