低速机燃油系统循环喷油量的非线性特性分析

针对柴油机燃油系统循环喷油量在部分脉宽下的非线性问题,以低速机双阀电控燃油系统为研究对象,建立了其AMESim仿真模型,并验证了模型的准确性.提出了循环喷油量非线性度的概念,探究了结构参数对循环喷油量非线性度的影响,并对结构参数开展了相关性分析.结果表明:中、小脉宽下循环喷油量非线性度受结构参数变化影响较大.一次因子中,增压活塞大头直径、增压活塞小头直径以及高压油管直径对循环喷油量非线性度影响显著,其相关系数绝对值变化范围分别为0.13～0.46、0.06～0.54和0.32～0.53;二次因子中,增压活塞大头直径与增压活塞小头直径、增压活塞大头直径与高压油管直径以及增压活塞小头直径与高压油管直径的交互作用为关键的二次因子,其相关系数绝对值变化范围分别为0.21～0.62、0.26～0.55和0.29～0.57.     

电控组合泵循环喷油量波动的量化分析

利用AMESim软件建立仿真模型,通过与试验数据对比,验证了仿真模型能够准确预测系统各工况的喷射特性参数.通过仿真模型对低压供油压力、凸轮型线速度、柱塞配合间隙、峰值控制电流、衔铁残余气隙、阀芯配合间隙、阀芯升程、喷油器开启压力、流量系数和针阀升程等参数的波动对循环喷油量波动的影响进行了详细的分析,得出各种参数对循环喷油量波动影响的百分比量化指标:随着凸轮转速从500 r/min增加到1 300 r/min,喷油器特性参数影响从44%减小到34%,阀芯特性参数影响从20%增大到35%,柱塞特性参数影响从32%减小到19%,低压供油特性参数影响从4%增大到12%.并且根据试验设计的方法,考虑交互作用,进行了各种因数与循环喷油量之间的相关性分析,得出了各种因数和循环喷油量之间的相关系数,表明不但参数的单因数和循环喷油量有相关性,参数交互作用因数和循环喷油量也有相关性.     

高压共轨系统预喷射对主喷射循环喷油量的影响研究

建立了高压共轨系统的AMESim模型,研究了预喷射对主喷射循环喷油量的影响,分析了电磁阀预紧力、控制阀杆升程、残余气隙、A孔直径、Z孔直径、控制腔容积、针阀预紧力、针阀升程和盛油槽容积等九个参数对主喷油量随着喷射间隔波动规律的影响。研究结果表明:当主喷油量基准值为60.01mm3时,喷射间隔波动量最大可达3.3mm3;电磁阀预紧力、残余气隙、A孔直径、Z孔直径、控制腔容积和盛油槽容积是影响主喷油量波动规律的关键参数;预喷射引起的压力波与其反射波在盛油槽形成叠加波,叠加波的波动形式是引起主喷油量随着喷射间隔波动并影响其波动规律的根本原因。     

柴油机电控双阀燃油喷射系统喷油量影响因素研究

在AMESim环境下建立了双阀系统的仿真模型,与试验数据对比证明仿真模型能够准确预测双阀系统的喷油特性。利用仿真模型分析了全工况平面内不同控制模式下柱塞直径、凸轮型线速率、柱塞配合间隙、溢流阀(spill valve.SV)升程、针阀控制阀(needle controlvalve,NCV)升程、针阀升程、喷孔直径和预主喷间隔变化对主喷油量的影响,揭示各特性参数变化所引起的主喷油量波动随转速及主喷脉宽的变化规律。并通过量化分析得到影响主喷油量波动的4个关键特性参数及其对主喷油量波动影响的百分比量化指标。在全工况平面内,SV控制模式下柱塞直径影响所占百分比为25.83%～43.32%,凸轮型线速率为7.21%～21.66%,喷孔直径为15.08%～28.68%,预主喷间隔为8.71%～42.28%;NCV控制模式下柱塞直径影响所占百分比为22.03%～32.11%,凸轮型线速率为6.99%～13.55%,喷孔直径27.55%～37.30%,预主喷间隔为18.60%～28.34%。并且2种控制模式下影响主喷油量波动的各特性参数所占百分比随着转速及脉宽变化表现出复杂的变化规律。     

共轨柴油机燃烧排放性能数值仿真研究

为了研究柴油机燃烧排放性能,建立共轨620柴油机包括进气道和燃烧室在内的三维几何模型,利用FIRE软件划分网格并且进行数值仿真计算,在喷油量一定的前提下分析共轨系统中各参数对柴油机燃烧与排放性能的影响。结果表明喷油提前角和共轨压力对整机性能的影响较大。增大喷油提前角和共轨压力、减小喷孔直径有利于改善燃烧排放性能。     

电控高压共轨燃油系统循环喷油量影响因素研究

高压共轨燃油系统不但能够使柴油机满足日益严格的排放法规,还能提高柴油机的动力性和经济性.但由于其是一个多物理场相互耦合的复杂系统,特性参数的变化会影响系统的工作性能.建立了高压共轨的AMESim模型,在不同工况下分析研究了电磁阀最大升程、控制活塞间隙、针阀最大升程、喷油开启压力和喷孔流量系数等关键参数对系统循环喷油量的影响,并得出电磁阀最大升程、针阀最大升程、喷油开启压力和喷孔流量系数是引起循环喷油量波动的关键参数.     

关键结构参数对压电式喷油器喷射特性的影响

利用Matlab/Simulink软件,建立了压电驱动器非线性动力学模型,同时耦合其他机-液部分,建立了完整的压电喷油器电-机-液模型,并试验验证了模型的准确性.系统分析了驱动器预紧力、进/出油孔直径、旁通油孔直径、控制腔容积、控制活塞直径和针阀弹簧预紧力等参数对喷油特性和针阀响应特性的影响,并建立了结构参数灵敏度量化指标,对各部件结构参数进行灵敏度量化分析.结果表明:该喷油器特有的旁通油道可有效地减少针阀关闭延迟,下降时间缩短了0.2 ms,有利于喷油器快速断油;适当增大进/出油孔的孔径比可提高针阀开启速度、缩短针阀下降时间;在各结构参数的许可范围内,针阀控制活塞直径和进/出油孔直径在喷油器喷油量以及针阀响应过程的各个时期影响权重最大,旁通油孔直径和控制腔容积主要影响针阀的回位阶段,喷孔直径对针阀上升和下降过程影响较小,但更大程度上改变了循环喷油量.     

喷油器喷孔结构对循环喷油量一致性的影响

针对柴油机高压共轨喷油器不同的喷孔结构参数,开展了喷油流量的一致性仿真和试验,分析了不同轨压情况下喷孔锥度(k系数)、入口圆角半径对喷油器循环喷油量的影响以及不同轨压、脉宽情况下喷孔结构对循环喷油量一致性的影响.结果表明:增大喷孔k系数和入口圆角半径可以有效抑制孔内空化现象,增大喷孔流量系数,从而增大喷油器循环喷油量;在喷孔结构相同时,增大轨压或喷油脉宽可以减小喷孔内压力波动对循环喷油量一致性的影响;增大k系数和入口圆角半径可以减小因空化现象造成的压力波动,使喷孔内部燃油压力分布更均匀,提升循环喷油量一致性.     

发动机的动态模型及其调速仿真应用

建立柴油机动态模型及对调速过程进行仿真，是柴油机实现电控的基础性工作。针对柴油机电子调速器参数整定实验量大且参数影响规律性不强的特点，本文建立了发动机运行过程的动态物理模型。利用该模型可分析各参数对发动机控制的影响进行仿真，并利用仿真的结果指导6105Q柴油机数字式电子调速器的参数整定实验。实验结果表明，该模型能够满足电子调速器参数仿真的要求。     

柴油机高压共轨燃油系统热力学建模与仿真

以柴油机高压共轨燃油系统为研究对象,结合热力学分析,建立柴油机高压共轨燃油系统数学模型,利用Matlab/Simulink软件对其进行建模与仿真,获得了转速、轨压初始值和油门开度对燃油轨压力、单缸循环喷油量、喷嘴压力和燃油轨压力波动的影响规律。结果表明:喷射压力和单缸循环喷油量随油门开度的增大而增大;喷射压力和单缸循环喷油量随转速的增大而增大;喷射压力和单缸循环喷油量随轨压初始值的增大而增大;燃油轨压力波动量随轨压初始值的增大而减少。研究结果可为高压共轨燃油系统的设计提供参考。     

电控喷油器仿真模型标定方法研究

针对电控喷油器仿真模型标定过程中,调节变量对不同工况循环喷油量的影响程度不尽相同,使得标定方案不易确定的问题,采用试验设计与分析的方法(DOE),以3个典型工况下的循环喷油量为控制目标,以6个不易测量的流量系数、摩擦因子等为控制因子,分析了控制目标量相对控制因子变动的敏感程度并排出主次关系,从而指导并完成了仿真计算模型的标定。标定结果显示:标定后的模型在各工况下的循环喷油量都达到了比较理想的精度。     

电控喷油器仿真模型标定方法研究

针对电控喷油器仿真模型标定过程中,调节变量对不同工况循环喷油量的影响程度不尽相同,使得标定方案不易确定的问题,采用试验设计与分析的方法(DOE),以3个典型工况下的循环喷油量为控制目标,以6个不易测量的流量系数、摩擦因子等为控制因子,分析了控制目标量相对控制因子变动的敏感程度并排出主次关系,从而指导并完成了仿真计算模型的标定。标定结果显示:标定后的模型在各工况下的循环喷油量都达到了比较理想的精度。     

预喷射对船用低速柴油机性能影响的仿真研究

为了探究预喷射对船用低速柴油机性能的影响规律,利用AVL BOOST软件建立了某船用低速柴油机的仿真模型,依据其推进特性试验数据验证了模型的准确性。基于仿真模型,研究了标定工况下预喷射对柴油机有效功率、有效油耗率、最大压力增长率和NOx排放的影响。仿真结果表明:在标定工况下,预喷油量占循环供油量比例为3%与主-预喷间隔角为10℃A时,最大压力增长率和NOx排放均达到最低值,而动力性和经济性稍有下降,实现了动力性、经济性、燃烧噪声和NOx排放的折中优化。该仿真研究对进一步优化预喷方案具有一定的参考价值。     

基于MC和RSM的共轨喷油器一致性的参敏分析

采用一维数值计算结合试验设计、Monte Carlo、响应面模型等方法,分析了影响电控高压共轨喷油器的喷油一致性参数的敏感性。针对某型试验喷油器,根据多参数抽样计算,得到怠速工况的循环喷油量方差为5.11mm3,标定工况的为3.45mm3,即由理论计算剖析了前者的一致性劣于后者的试验现象。且由分析可知电磁阀衔铁最大升程、进油节流孔直径等参数对循环喷油量以及喷油启、闭延迟等性能指标的影响,其中电磁阀衔铁最大升程对标定和怠速工况的循环喷油量一致性的影响权重分别为33.7%和52.5%。     

应急柴油发电机组的建模与瞬态仿真

建立了某柴油发电机组柴油机的瞬态仿真模型,在Matlab/Simulink仿真平台编制了仿真计算程序,根据核电站反应堆安全停堆的负荷特性,进行了柴油机突加负载瞬态仿真计算,预测了柴油机的转速、喷油量、进气压力以及齿条位置等参数的变化。将计算结果与国外某公司的计算结果进行了对比分析,验证了所建立仿真模型的准确性及实用性。     

供油参数对柴油机离子电流特性影响的试验

基于一台2.0,L高压共轨柴油机,并结合自行开发的电子控制与信号采集系统,研究了包括不同喷油压力、循环喷油量和喷油时刻在内的共轨供油参数对柴油机离子电流信号特性的影响.结果表明:离子电流幅值与积分值随喷油压力、循环喷油量的提高与喷油时刻的提前而增大.在不同的共轨供油参数下,离子电流相位总是滞后于燃烧相位,但离子电流相位与燃烧相位的变化规律一致,证明了离子电流信号相位表征燃烧相位的可行性.     

节流轴针式喷油嘴的喷雾性研究

利用民尔文粒子测量系统，实测了新型节流轴针式油嘴的地喷注的发展、油粒直径的分布、每循环喷油量、针阀开启压力及转速等参数的影响进行了分析。     

液压自由活塞柴油机喷油特性研究

针对液压自由活塞柴油机的特点提出了共轨液压式柴油喷油系统,即利用液压自由活塞柴油机的高压油路替代供油系统的高压油泵。通过对共轨液压式喷油系统的原理分析,利用活塞式供油规律测试仪对其喷油规律展开离线研究,研究了不同驱动压力、不同喷射频率条件下的循环喷油量、喷油延迟时间的变化规律。为进一步研究发动机实际运行过程中气门控制油路等对喷油过程产生的影响,在线对循环喷油量进行了测量。结果表明:由于喷油器驱动油路和气门驱动油路连接在一起,气门驱动供油造成了喷油器驱动油路的压力波动,从而使得循环喷油量变动范围变大(-6.9%9.5%),最终影响发动机稳定运行。对发动机气门及喷油驱动油路改进后进行连续运行试验,试验研究结果表明:循环喷油量的波动及实际喷油位置的变化都会影响液压自由活塞发动机连续稳定运行,要实现液压自由活塞发动机连续可靠稳定运行,必须减小循环喷油量波动和喷油延迟时间。     

基于键合图高压共轨喷油波动影响的显著性

基于键合图理论建立了电控喷油器数值模型,推导得到了其状态方程,循环喷油量计算值与测量结果最大相对误差为5.05%,喷油率计算值与试验测量结果吻合度较好,表明所建立的数值模型具有较高的精度.对循环喷油量波动响应面模型进行评价表明,其可以在设计空间内合理预测系统循环喷油量波动.响应面模型的显著性分析表明,针阀通道节流孔直径、喷孔直径、针阀升程、针阀弹簧预紧力的独立作用以及进油节流孔直径与出油节流孔直径、针阀通道节流孔直径、针阀升程、针阀通道节流孔直径与出油节流孔直径、喷孔直径、控制阀升程、控制阀弹簧预紧力、针阀升程、针阀弹簧预紧力、喷孔直径与针阀升程、针阀弹簧预紧力、控制阀升程与控制阀弹簧预紧力间的交互作用在95%置信水平下对系统循环喷油量波动影响显著.     

节流轴针式喷油嘴的喷雾特性研究

利用激光马尔文粒子测量系统，实测了新型节流轴针式喷油嘴的喷雾情况，对喷注的发展、油粒直径的分布、每循环喷油量、针阀开启压力及转速等参数的影响进行了分析。