船用中速柴油机燃油系统仿真研究

本文根据项目研制的需要,对某型船用中速柴油机燃油系统的构成及原理进行分析,在此基础上应用AMESim软件搭建其仿真模型。在几种典型工况下将仿真结果与台架试验结果进行对比,验证仿真模型的正确性。最后,探讨在100%工况下,系统关键结构参数对燃油系统喷射特性的影响。研究结果表明:柱塞直径增大,泵端出口压力、喷油压力、喷油速率及循环喷油量均增加,且增强效果逐渐加强,同时高压油管的压力损失逐渐增加;针阀升程增加,泵端出口压力、喷油压力、喷油速率及循环喷油量都增大,且这种增强效果逐渐加强;针阀预紧力增加,泵端出口压力、喷油压力和喷油速率增大,而循环喷油量反而减小。     

喷油脉宽对可变喷油规律高压共轨系统喷油特性的影响

可变喷油规律高压共轨系统能够通过控制增压时序与喷油时序之间的关系,实现可调喷油规律喷射,进而影响柴油机喷油特性。为探明可变喷油规律高压共轨系统喷油特性随喷油脉宽的影响规律和成因机理,在系统数学模型的基础上,建立了可变喷油规律高压共轨系统的仿真模型,并利用性能试验验证了模型的准确性,分析了在不同共轨压力下,喷油脉宽对可变喷油规律高压共轨系统喷油特性的影响。结果表明：随着喷油脉宽的增加,喷油速率曲线形态均近似于靴形（即有一个明显的拐点）,且大喷油速率范围占整个喷油过程的比例逐渐增大;同时,在喷油脉宽较小时,喷油持续期随喷油脉宽变化的线性度较差,而在喷油脉宽较大时,喷油持续期与喷油脉宽基本上呈线性关系。     

船用高压共轨系统三维模型的轨压波动研究

在船用高压共轨柴油机中,共轨压力对喷油量有直接的影响,不同的轨压波动会造成喷油量的明显误差。本文利用Fluent软件将船用柴油机高压共轨燃油系统模型中共轨管模型转化为共轨管中燃油流动的三维模型,通过Simple算法流动仿真计算以及UDF函数模拟实际边界条件,研究共轨管中轨压波动规律以及流场分布。通过对轨压波动频谱分析得出共轨管内压力波动是由供油、喷油和压差反馈引起的。三维流动模型仿真结果显示在高频波动的影响下,共轨管内不同位置压力波动差值可达供油和喷油所引起波动的75%,且不同时刻的喷油量差异达到20%,在轨压控制中必须采取有效控制手段抑制高频波动。     

中压共轨液力增压式电控燃油喷射系统的试验研究

论文主要介绍针对某型中速柴油机研制的中压共轨液力增压式电控燃油喷射系统,并在柴油机电子-液压控制试验台上进行了试验研究,分析了部分控制参数与喷油参数间的动态性能影响规律,确定了喷油量、喷油压力、喷油正时、喷油规律等参数的调节途径,并针对该系统的稳定性、适应性及各参数的可控性进行了分析研究.试验结果表明:该系统具有良好的稳定性,参数调节灵活,并能适应不同的柴油机工况,尤其适用于中速柴油机.     

基于SimulationX的船用高压共轨燃油系统仿真

使用SimulationX软件建立船用柴油机高压共轨燃油系统模型。通过仿真计算,研究高压共轨燃油系统中影响供油、喷油的因素及轨压波动规律。凸轮转速越大,进油持续时间越短,进油频率越高;油泵齿条位移越大,进油流量峰值越大。共轨管内因压力波传递存在明显波动,波动频率高,波动幅度接近供喷油过程变化幅度的70%。轨压越高,喷油速率峰值越大,柴油机经济性能更好,但影响运行寿命。     

基于GT-Power的四冲程柴油机喷油策略优化研究

文章采用台架试验与仿真计算相结合的方法开展研究,利用内燃机一维仿真计算软件GT-Power建立4135型船舶柴油机仿真模型,在完成四冲程柴油机仿真模型验证基础上,研究了喷油定时和喷油持续时间对燃烧及整机性能的影响。结果表明,全负荷工况下,选择-15°CA喷油提前角及30°CA的喷油持续时间可实现更高的功率输出和更佳的燃油消耗率。     

可变喷油速率的电控单体泵喷射系统控制研究

利用AMESim软件建立柴油机喷射系统仿真模型,对柴油机的结构参数进行匹配优化,选取5种比较合理的方案,并将其中的两组导入到AVL-BOOST整机仿真模型中,选取最优的供油定时角。在定喷油量、定供油定时角前提下,将不同喷油速率导入到柴油机仿真模型当中,研究不同喷油速率对柴油机缸内温度、压力、排放、放热率以及油耗和转矩的影响。结果表明:合理的喷油速率和供油定时角能进一步优化柴油机的综合性能,同时选取1组动力性能和经济性比较好的方案,进行柴油机的台架试验,仿真和实验的误差在2%以内。结果表明仿真有助于探索柴油机的综合性能规律。     

一种可变启喷压力喷油器的结构设计

根据不同启喷压力下柴油机喷油特性的仿真计算,分析不同启喷压力下喷油特性的变化规律,设计出一种可变启喷压力的喷油器,在柴油机处于不同工况的情况下,可以改变喷油器的启喷压力,使柴油机燃烧特性得到改善.     

可变喷油速率的电控单体泵喷射系统控制研究

利用 AMESim软件建立柴油机喷射系统仿真模型,对柴油机的结构参数进行匹配优化,选取5种比较合理的方案,并将其中的两组导入到 AVL-BOOST整机仿真模型中,选取最优的供油定时角。在定喷油量、定供油定时角前提下,将不同喷油速率导入到柴油机仿真模型当中,研究不同喷油速率对柴油机缸内温度、压力、排放、放热率以及油耗和转矩的影响。结果表明：合理的喷油速率和供油定时角能进一步优化柴油机的综合性能,同时选取1组动力性能和经济性比较好的方案,进行柴油机的台架试验,仿真和实验的误差在2%以内。结果表明仿真有助于探索柴油机的综合性能规律。     

不同喷油正时对双燃料发动机燃烧性能的影响

为了研究双燃料发动机缸内燃烧情况及其排放特性,本文以4135ACa型高速柴油机为基础研究对象,利用商用CFD软件FIRE对其进行一定燃气工况下的数值计算,通过导入CHEMKIN所构建的化学动力学机理与喷雾破碎、湍流流动等基础模型相结合,构建了发动机的三维工作过程,并分析了不同喷油策略对该工况下发动机燃烧及排放的影响。结果表明随着喷油提前角的减小,燃烧放热规律整体后移,缸内爆发压力与温度随喷油提前角减小而减小,但是瞬时放热率均大于纯柴油。在喷油提前角为4℃A BTDC时,缸内爆发压力接近纯柴油状态,NOx排放量与纯柴油工况相近,当喷油提前角为2℃A BTDC时,NOx排放满足要求,但缸内平均温度仍比纯柴油模式要高。     

An investigation of the performance of an electronic in-line pump system for diesel engines

WIT Electronic Fuel System Co., Ltd. has developed a new fuel injector, the Electronic In-line Pump （EIP） system, designed to meet China＇s diesel engine emission and fuel economy regulations. It can be used on marine diesel engines and commercial vehicle engines through different EIP systems. A numerical model of the EIP system was built in the AMESim environment for the purpose of creating a design tool for engine application and system optimization. The model was used to predict key injection characteristics under different operating conditions, such as injection pressure, injection rate, and injection duration. To validate these predictions, experimental tests were conducted under the conditions that were modeled. The results were quite encouraging and in agreement with model predictions. Additional experiments were conducted to study the injection characteristics of the EIP system. These results show that injection pressure and injection quantity are insensitive to injection timing variations, this is due to the design of the constant velocity cam profile. Finally, injection quantity and pressure vs. pulse width at different cam speeds are presented, an important injection characteristic for EIP system calibration.     

柴油机电控直列泵系统压力动态特性研究(英文)

The electronic in-line pump (EIP) is a complex system consisting of mechanical, hydraulic, and electromagnetic parts. Experimental study showed that the fuel pressure of the plunger and the fuel drainage of the pressure system after fuel injection could result in fuel pressure fluctuation in the low pressure system. Such fluctuation exhibited pulsating cycle fluctuation as the amplitude rose with the increase of the injection pulse width. The time domain analysis found that the pressure time history curve and injection cylinders corresponded with a one-to-one relationship. By frequency domain analysis, the result was that with the increase of the working cylinder number, the high frequency amplitude gradually increased and the basic frequency amplitude gradually decreased. The conclusion was that through wavelet transformation, the low pressure signal simultaneously moved towards low frequency as the high frequency of the wavelet transformation signal with the working cylinder number increased. Lastly, by using the numerical model, the study investigated the simulation research concerning the relationship of the fluctuation dynamic characteristic in the low pressure system and the fuel injection characteristic of the high pressure system, completing the conclusions obtained by the experimental study.     

TBD620柴油机燃油喷射系统性能研究

利用HYDSIM软件,建立了TBD620柴油机燃油喷射系统仿真模型,对其采用的标准喷油器和专用喷油器在不同负荷工况下的燃油喷射过程进行了仿真计算,分析研究了2种喷油器对柴油机燃油喷射特性的影响。结果表明专用喷油器在低负荷工况下能显著提高燃油喷射压力,改善燃油雾化效果,而在高负荷工况下,两者区别较小。     

Pe=3．0MPa柴油机工作过程组织研究

针对230单缸机进进Pe=3.0MPa工作过程组织的研究.采用高压缩比、低压力升高比的工作过程组织方式,通过工作过程计算、油气室匹配三维CFD计算、多方案对比试验等多种研究手段对工作过程影响参数进行分析研究,并在230单缸机试验中得到了和计算分析相一致的结果:230单缸机上达到了预期的性能指标,实现了近似定压过程,压力升高比控制在1.3.     

超高压喷射条件下非常态燃油的缸内燃烧排放特性研究

以改善大功率柴油机的燃烧与排放性能为目标,创新性地提出180 MPa 以上的超高燃油喷射压力。建立包括进气道和燃烧室在内的三维几何模型,利用 AVL FIRE 软件对仿真模型进行动网格划分,将燃油喷射系统的喷嘴内流场计算结果作为边界条件对燃烧过程进行仿真计算,分析燃油物性参数的变化以及喷嘴参数对柴油机燃烧排放性能的影响。结果表明：当燃油的物性参数发生变化之后,喷孔内部空化效应的增强有助于油束获得良好的初始破碎状态,雾化效果好,缸内燃烧过程进行得更加充分;当喷孔直径增大时,油滴初始湍动能增强,运动发展范围较大,喷油持续期短,后期排放物浓度小;随着喷射夹角增大,缸内燃油与空气混合得更加均匀,燃烧性能进一步提高。     

流固耦合作用下的注水管路流激振动噪声数值模拟

大压差工况下,船舶内部液舱自流注水时管路振动噪声问题突出。采用有限体积法离散大涡模拟的流体控制方程,计算分析典型工况下注水系统管内流场。考虑管内液体对管道结构振动的影响,计算注水管路的“湿模态”。以管路壁面流体压力脉动作为激励源,基于有限元法对流固耦合作用下管道结构的振动和流激振动辐射噪声进行数值模拟。对阀门上下游不同监测点的流激振动噪声频谱进行分析,探究管路流激振动噪声产生、传播和衰减规律。分析结果表明:注水系统管道结构流激振动噪声沿管道传播基本无衰减;流激振动噪声频带较宽,主频率为80 Hz;管道结构的流激振动噪声整体幅值较大,需要采取增加弹性管卡等措施进行治理。     

Influence of pre-injection control parameters on main-injection fuel quantity for an electronically controlled double-valve fuel injection system of diesel engine

A simulation model of an electronically controlled two solenoid valve fuel injection system for a diesel engine is established in the AMESim environment.The accuracy of the model is validated through comparison with experimental data.The influence of pre-injection control parameters on main-injection quantity under different control modes is analyzed.In the spill control valve mode,main-injection fuel quantity decreases gradually and then reaches a stable level because of the increase in multi-injection dwell time.In the needle control valve mode,main-injection fuel quantity increases with rising multi-injection dwell time;this effect becomes more obvious at high-speed revolutions and large main-injection pulse widths.Pre-injection pulse width has no obvious influence on main-injection quantity under the two control modes;the variation in main-injection quantity is in the range of 1 mm3.     

基于超高燃油喷射压力的喷雾特性试验研究与模型修正

为了研究超高压喷射条件下二次破碎喷雾模型对燃油雾化特性的影响,在AVL FIRE软件平台上对燃油喷雾过程进行数值模拟,搭建可视化喷雾闪光摄影试验台架。基于超高的燃油喷射压力对燃油的雾束发展形态进行了图像采集,利用试验结果对二次破碎喷雾模型进行修正,分析模型中主要参数对燃油雾化特性的影响。结果表明：KH波破碎时间常数 C2的减小有利于缩短喷雾贯穿距离,同时避免发生燃油撞壁现象;随着RT波波长常数C4的增大,二次破碎新生油滴的直径变大,雾化效果变差;由于首次破碎过程对二次破碎过程的制约作用,导致C4对喷雾计算结果的影响不像C2那样显著。