高压共轨燃油喷雾特性的试验研究与模型修正

利用高速闪光摄像技术建立了燃油喷雾特性试验台架,在不同喷射压力(80 MPa,102 MPa,130 MPa)和不同喷射背压(2 MPa,3 MPa)下对高压共轨电控喷油器的燃油瞬态喷雾特性进行了研究,并用Matlab编程对喷雾图像进行了处理,测量了不同工况下油束的贯穿度和锥角。通过试验数据,利用最小二乘非线性曲线拟合方法对高压喷射油束模型进行了修正,模型计算结果与试验结果基本吻合,表明修正后的油束模型能更好地预测高压喷射时的油束贯穿度和锥角。     

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。     

燃油喷射压力对缸内直喷汽油机喷雾特性的影响

燃油喷射压力对混合气形成有直接影响,提高喷射压力可进一步降低直喷汽油机微粒排放。使用STAR-CD软件分别建立定容弹和发动机缸内喷雾计算模型,利用喷雾特性可视化试验进行喷雾模型有效性验证,其后分析了燃油喷射压力对喷雾贯穿距、索特平均直径等基本特性参数的影响,研究了燃油喷射压力对缸内混合气形成的影响。结果表明提高燃油喷射压力可有效促进燃油的雾化蒸发,加快混合气形成,提高混合气分布均匀性。     

基于燃料特性影响的喷雾特性研究

为了研究燃料特性对喷雾特性的影响,试验配置了四种掺混不同含氧燃料的柴油,在环境背压为5 MPa,喷射压力分别为90 MPa、120 MPa和150 MPa的条件下,通过喷雾可视化装置对四种试验燃料的宏观和微观喷雾特性进行了研究。结果表明,在一定的喷射压力条件下,喷雾贯穿距离（STP）随着运动粘度、密度和汽化潜热的降低而减小,平均喷雾锥角（ASA）随着运动粘度和汽化潜热的降低而略有增大。喷雾贯穿距离和喷雾面积均随着喷射压力的升高而升高,喷雾锥角随着喷射压力的升高而略有下降,索特平均直径（SMD）也随着喷射压力的升高而下降。综合评价来看柴油掺混20%的2,5-二甲基呋喃（2,5-DMF）且在150 MPa喷射压力下的喷雾特性表现最好。     

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。     

可视化定容系统的开发

设计并加工完成了一套可视化燃油喷射系统,该系统可对定容器内气体压力、温度等关键因素进行闭环控制.利用该系统.通过改变不同喷射压力、喷射背压等边界条件,对比研究了燃油喷雾贯穿距离、喷雾角度等特性.结果表明,在高共轨压力下柴油喷雾贯穿距离随背压增大而减小,喷雾锥角随背压增大而增大;而高背压情况下,喷雾贯穿距离随轨压升高而增...     

应对实际行驶污染物排放工况的汽油机直喷系统的演变

为进一步保护环境,降低汽车尾气排放对地区环境的影响,必须持续改进汽油发动机的排放性能。在实际行驶工况中,需要重点控制发动机瞬态工况、燃油喷射差异、进气量和气缸壁温。发动机控制策略对降低排放的优化空间有限,需要通过形成良好的燃油喷雾来改善燃烧环境,从而降低排放。优化喷雾的目的是让气缸湿壁最小化,以及在发生湿壁时让油膜快速蒸发和扩散。提高喷雾均匀性对优化喷雾至关重要。最初认为,提高喷射压力可以达到优化喷雾和提高喷雾均匀性目的,即提高喷射压力可以提高扩散速度和降低贯穿距,从而减少湿壁,改善混合气形成,同时避免喷射压力过高带来的摩擦损失增加。本研究表明,优化喷油器喷嘴可以提高喷雾扩散性和均匀性,从而有效减少壁面燃油附着,避免因喷射压力过高带来的摩擦损失的增加。     

闪急沸腾喷雾研究的现状与展望

阐述了闪急沸腾喷雾的基本原理,通过比较分析闪急沸腾喷雾与传统喷雾的差异,指出闪急沸腾喷雾是一种极具潜力的燃油喷射方式;论述了近年来国内外对过热燃油和溶气燃油闪急沸腾喷雾研究的进展与现状,介绍了过热液体闪急沸腾喷雾的数学模型及其发展,并从理论上分析了影响闪急沸腾喷雾的因素;展望了闪急沸腾喷雾的应用前景以及进一步研究的发展方向。     

燃油喷射雾化研究方法的现状及发展

本文就燃油喷射雾化的数值模拟计算和喷雾场测量两个方面，阐述了燃油喷射雾化研究的方法，介绍了冷冻法、摄影法、激光多普勒技术、激光全息法、激光阴影法等方法的原理、优点和不足，并指出了喷雾测试技术的发展前景。     

多次喷射喷雾脉宽与控制信号脉宽对应关系研究

供油系统电磁延迟和液力延迟导致实际喷射脉宽与控制信号脉宽之间存在差异.利用由喷雾图像获取的喷雾脉宽作为实际喷射脉宽,对喷雾脉宽与控制信号脉宽之间对应关系进行研究.研究结果表明:单次喷射喷雾脉宽大于控制信号脉宽,且脉宽差量随着喷射压力增大而缩小,与背景气体密度基本无关;多次喷射喷雾脉宽大于控制信号脉宽,且脉宽差随着喷射压力增大而缩小;两次喷射喷雾间隔小于控制信号喷射间隔,且喷射间隔差在不同压力、预喷油量、控制信号间隔下保持不变;燃油融合现象发生的实际临界喷射间隔时间小于由喷油规律所获取的临界喷射间隔时间.本研究提出了利用喷雾对供油系统喷射脉宽进行研究的新思路,并为多次喷射控制策略的优化提供指导.     

高水压大直径盾构主轴承2种主流密封性能对比研究

为提高大直径盾构（≥9 m）主轴承密封承压能力及可靠性和安全性，通过研究主流形式大直径盾构主轴承密封结构、工作原理、性能参数及典型案例，对2种形式主轴承密封接触应力进行有限元分析，并对比分析数十台2种主轴承密封保压试验数据和掘进数据。研究表明： 1）带楔形突起的唇形密封结构比不带楔形突起的唇形密封结构承压能力更强，且在不借助压力补偿系统时可承受≤0.6 MPa的开挖舱压力。2）在开挖舱压力＞0.6 MPa或开挖舱压力瞬间波动较大的工况下，压力补偿系统由于人为操作迟滞或响应不及时等不确定性因素，唇形密封系统存在较大被击穿的安全隐患。3）单道指形密封正面最大动态承压能力为1 MPa，建议开挖舱压力在0.4～1 MPa时选用指形密封，不需要配置压力补偿系统，可提高主轴承密封结构的承压和稳压能力。     

Injection Characteristics of Palm Methyl Ester Blended with Diesel Using Zuech’s Chamber

This research attempts to characterize the injection of palm biodiesel blended with diesel in a Zuech’s chamber. Thailand conventional diesel (mandated blend of biodiesel at 5 % or B5), palm biodiesel (B100) and four other biodiesel blends ratios (B20, B40, B60 and B80) were investigated with single hole injector of 140 and 200 μm diameters, injection pressure of 40 MPa to 160 MPa, constant back pressure of 4.5 MPa and energize time of 2.5 ms. The results show that increasing biodiesel blending ratios leads to longer injection delay, larger injection pressure drop, smaller injection quantity discharge coefficient (C_d) and shorter injection duration. With increasing biodiesel blending ratio, high Cavitation number from biodiesel viscosity decreases Reynolds number. Increasing injector diameter from 140 μm to 200 μm has reduced injection delay, increased fuel injection quantity, discharge coefficient and remaining injection duration. The increasing of injection pressure were improve, injection delay, injection duration, injection quantity and discharge coefficient until injection pressure 120 MPa. In addition at injection pressure over 120 MPa are decrease injection quantity and discharge coefficient, it effect form the cavitation phenomena. Increasing of viscosity, density, Bulk modulus and sound velocity were effect to increase injection delay, with reduce injection quantity, injection duration and pressure drop during injection process.     

直喷柴油机“双壁面射流”燃烧系统的设计与试验研究

基于喷束壁面引导、分层技术和空间分散的思想,设计了一种新型的柴油机燃烧系统——"双壁面射流"燃烧系统,提出了"双壁面射流"燃烧系统的设计原则和燃烧方法,并进行了试验研究。试验结果表明:柴油机采用新型燃烧系统后,气缸压力和NOx排放降低,扭矩点的缸压峰值由原机的13.0 MPa降低到10.7 MPa,标定点的缸压峰值由原机的12.5 MPa降低到10.1 MPa;扭矩点的NOx排放体积分数由原机的731×10-6降低到487×10-6,标定点的NOx排放体积分数由原机的516×10-6降低到369×10-6;在燃油消耗率与原机相当的情况下,烟度仅恶化0.2~0.3 BSU。     

喷嘴开启压力对DISI甲醇发动机燃烧和排放的影响

在1台经过改装的1.99L自然吸气缸内直喷点燃式甲醇发动机上,进行了喷嘴开启压力对发动机有效热效率、燃烧及排放影响的试验研究。在发动机转速为2 000r/min的各负荷工况下,选取7.5 MPa,12.5 MPa和17.5 MPa 3个喷嘴开启压力进行试验分析。结果表明:随着喷嘴开启压力的降低,发动机有效热效率、最大缸内压力和放热率略微增加,但是在小负荷工况下降低喷嘴开启压力,HC排放和CO排放显著增加,在大负荷工况下提高喷嘴开启压力会使NOx排放显著增加。     

正丁醇-柴油对柴油机燃烧及排放影响的试验研究

通过配制不同正丁醇掺混比例的正丁醇-柴油混合油,在不改变供油提前角和燃油系统的条件下,测量了柴油机燃用正丁醇-柴油混合油的气缸压力、放热率以及NOx、炭烟等排放污染物,探讨了正丁醇掺混比例对柴油机燃烧过程的影响规律,分析了正丁醇对排放污染物的作用过程。结果表明:正丁醇掺混比例为0%,5%,10%时,低转速、低负荷工况下,缸内最大燃烧压力分别为6.2MPa,5.9MPa和5.8MPa,与燃烧柴油相比略有降低;高转速、高负荷工况时,缸内最大燃烧压力分别为7.5 MPa,7.6 MPa,7.7 MPa,与燃烧柴油相比稍有增加;随着正丁醇掺混比例增加,柴油机的CO和HC排放升高,在中低负荷下NOx排放有所降低,高负荷时升高明显,平均增加了6.4%,炭烟排放降低明显,燃用正丁醇添加比例为5%和10%时,在高负荷下炭烟分别下降了25%和36%。     

某隧道高地应力近水平岩层白云岩三轴试验研究

依托某高地应力近水平岩层硬脆围岩隧道,通过现场钻孔取芯进行岩芯三轴压缩试验。研究表明:白云岩在低围压下发生张拉劈裂和剪切破坏,在高围压下主要发生剪切破坏。通过三轴试验,得到高（30、35 MPa）低（10、15 MPa）不同围压下白云岩的应力-应变关系,通过绘制应力莫尔圆获得白云岩的强度参数:弹模E=31.91 GPa,黏聚力c=22 MPa,内摩擦角φ=47°,并得到白云岩的强度表达式,可为原岩应力的获取提供依据。     

砂土地层盾构隧道小角度斜下穿既有隧道施工参数优化研究（双语出版）

针对隧道工程中新建隧道小角度斜下穿既有隧道工程中亟待解决的难题,以西安地铁1号线二期张家村-后卫寨区间左线盾构下穿既有1号线出入段线为工程依托,通过现场调研、数值模拟和现场监测等方法进行施工参数对轨道既有隧道和轨道高差的沉降规律（重点进行对轨道高差的控制）研究。选取土仓压力、注浆压力、注浆量等施工参数,其中注浆量用注浆厚度间接体现,构建三维数值计算模型,并对结果进行分析,依据分析结果给出合理的盾构施工参数建议值,在此基础上进行现场监测,验证给出的施工参数建议值对轨道高差的控制效果。研究结果表明：随着土仓压力、注浆压力的增大,既有隧道的沉降和轨道高差不断减小,当其土仓压力超过0.10 MPa、注浆压力超过0.22 MPa时,既有隧道沉降和轨道高差控制效果不再明显提高;既有隧道沉降和轨道高差随着注浆厚度的增大而减小,其与注浆厚度均近似呈线性关系,因此适当增大注浆范围是控制既有隧道沉降和轨道高差的有效方法;确定的施工参数建议值为0.10 MPa（土仓压力）+0.22 MPa（注浆压力）+0.23 m（注浆厚度）;通过现场监测,既有地铁隧道道床上C,B,G,F四条测线上最大沉降量均在6 mm左右（小于20 mm）,最大轨道高差为1.2 mm（小于4 mm）,均小于规范所要求的控制值,表明以上施工参数建议值对于既有隧道沉降和轨道高差起到了很好控制效果。     

内部EGR及增压拓展柴油HCCI燃烧负荷范围试验研究

在135单缸柴油机上对比了传统燃烧模式和HCCI燃烧模式的负荷特性,优化了HCCI燃烧模式的喷油始点,分析了内部EGR率及增压压力对HCCI燃烧负荷范围及排放的影响。试验结果表明:对于负气门重叠期喷油的HCCI燃烧模式,1 500r/min下,最佳喷油始点为370°BTDC,气门重叠期为-30°时既保证了较低的NOx排放,又可以获得较佳的负荷范围;提高增压压力不仅可以拓展HCCI燃烧的负荷上限,对负荷下限的燃烧稳定性也有利;将增压压力提高到0.18MPa时,负荷上限从传统燃烧的0.594MPa上升到0.723MPa,但负荷下限较传统燃烧模式要高,CO排放、烟度和燃油经济性都较差。