喷油与增压脉宽对超高压共轨系统喷油特性的影响研究

超高压共轨系统能够通过控制喷油与增压时序之间的关系,实现可调喷油速率喷射,进而影响柴油机喷油特性。为探明喷油与增压脉宽对超高压共轨系统喷油特性的影响规律和成因机理,在介绍系统数学模型的基础上,建立了超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,喷油与增压脉宽对超高压共轨系统喷油特性的影响。结果表明：(1)随喷油脉宽的增加,喷油速率曲线形态均近似于靴形,且大喷油速率范围占整个喷油过程的比例逐渐增大,同时,喷油开启延迟保持不变,喷油关闭延迟在喷油脉宽较小时(0.6～1 ms),增加幅度明显,而在喷油脉宽较大时(1～1.4 ms),基本保持不变。(2)随着增压脉宽增加,在小喷油脉宽条件下,喷油速率曲线形态近似于靴形,且保持不变;但在大喷油脉宽条件下,喷油速率可能会出现类似于“倒靴形”的曲线形态,这是由于在喷油还未结束时,增压装置电磁阀控制信号的关闭造成增压压力迅速下降。     

喷油速率匹配喷油提前角对超高压共轨柴油机性能影响的仿真研究

在介绍可变喷油速率实现方法的基础上,建立了单缸超高压共轨柴油机的计算模型,并利用试验验证了模型的准确性,而后通过模型分析了不同喷油速率和喷油提前角对超高压共轨柴油机性能的影响。结果表明:通过调整超高压共轨系统中电控增压器和喷油器电磁阀的开启时间,可以实现喷油速率的柔性可调;随着增压时间的滞后,柴油机缸压、缸温、放热率以及NO_x排放均下降,而soot排放上升。超高压矩形喷油速率可使柴油机获得最好的动力性和经济性。随着喷油提前角的增加,柴油机缸压、缸温、放热率以及NO_x排放均上升,而soot排放先下降后上升,太小或太大的喷油提前角都会降低柴油机的动力性和经济性。高喷油速率方案匹配较小的喷油提前角能提升柴油机的动力输出并降低燃油消耗,且每种喷油速率都存在一个最优的喷油提前角,使柴油机性能达到最佳。     

共轨柴油机电控系统若干关键技术

为了使柴油机排放能够满足国III及以上法规要求,采用电控高压共轨燃油喷射系统来精确控制喷油压力和喷油时刻,实现燃油多次喷射.研究发现,电磁干扰、喷油器老化、喷油器机械加工精度等原因会导致共轨燃油系统喷油误差,尤其是小油量喷射时的误差.通过分析共轨燃油喷射系统控制器的硬件电路和软件算法,分析喷油器的喷油延时特性.提出控制器驱动电路控制逻辑、地线抗电磁干扰方法和小油量喷油一致性自学习算法.结果表明,应用这些方法设计的控制单元能够改善喷油器抗老化性能,弥补机械加工精度对小油量喷射的影响,改善发动机排放性能.     

共轨式喷油器容积腔压力波动仿真分析

电控喷油器是柴油机共轨系统的核心部件,喷油器容积腔内压力的波动直接影响燃油喷射系统稳定性.研究在对喷油器基本结构和工作原理分析的基础上,运用仿真软件研究容积腔不同容积下其内部压力波动曲线,探讨了喷油器容积腔大小对共轨喷油系统的影响,为共轨喷油器的设计和研发提供依据.     

高压共轨燃油喷射系统的喷油器测试装置研究

搭建了高压共轨喷油器测试装置,采用比例、积分和微分(Proportional Integral Deriva-tive,PID)算法控制喷油脉宽、喷油压力和喷油流量,并进行了测试研究.测试结果验证了高压共轨喷油系统喷油器测试装置的可靠性.     

低速高压共轨柴油机喷油规律计算

针对大型低速高压共轨柴油机的燃油喷射压力高、油量大,目前没有仪器可直接测量其喷油规律等问题,提出了通过试验测量喷油压力、气缸压力以及建立喷油器模型计算喷油规律的方法.使用AMESim计算软件建立柴油机多孔喷油器模型;在RT-Flex60C型柴油机高压共轨系统硬件在环(HIL)仿真试验台上,测量不同工况下高压油管出口压力...     

高压共轨喷油系统多次喷射喷油量的波动

针对高压共轨喷油系统在喷油过程中压力波动引起多次喷射稳定性下降的问题,根据系统多次喷射循环喷油量波动特性,建立了系统仿真模型,通过试验验证了模型的准确性。利用所建模型,分别对预-主喷射和主-后喷射中循环喷油量随喷油间隔的波动特性进行研究,分析表明:相同预喷不同主喷时,主喷油量波动幅值随喷射间隔增大而减小,波动周期不随主喷油量增加而变化且波动相位一致,在与整数倍压力波动周期时间差值接近的主喷油持续期内,预主喷射间隔对主喷波动量波动影响规律相似;相同主喷不同预喷时,主喷油量波动幅值随预喷油量增加而增大;相同主喷不同后喷时,随主后喷射间隔增大,后喷油量波动减小,波动周期相同,随后喷油量增加波动幅值变化较小;后喷相同主喷不同时,与整数倍压力波动周期的时间差值相同的主喷持续期,其喷射引起的后喷油量波动规律相似。     

高压共轨喷油系统循环喷油量波动研究

针对系统参数对高压共轨喷油系统循环喷油量稳定性的影响机理及变化规律,在AMESim仿真平台上建立了高压共轨喷油系统的数值仿真模型,通过仿真分析研究了回油压力、电磁阀复位力、控制阀杆升程、出油孔直径、进油孔直径、针阀升程、针阀预紧力和喷油器流量系数在全工况平面内所引起的循环喷油量波动变化规律,得出系统参数对循环喷油量波动的影响在小喷油脉宽下更为明显.结果表明,回油压力、控制阀杆升程、出油孔直径、进油孔直径、针阀升程和喷油器流量系数为影响循环喷油量波动的关键系统参数.该研究可为优化高压共轨喷油系统参数、提高系统工作一致性和稳定性提供理论借鉴.     

大功率增压柴油机二级喷射试验研究

通过对传统的二级喷射系统缺点的分析,研究出一种新型的二级喷射系统,它只有一套喷油设备即可实现二级喷射;并且使喷油器针阀生起的初始阶段喷油速率和油量减少,限制柴油机燃烧的滞燃阶段喷油量,从而达到有效控制急燃期平均压升率和气缸最大燃烧压力的目的。     

基于平板式压电力传感器的喷油速率测量装置

以动量守恒方程所推导的燃油喷射速率计算公式为理论依据,试验搭建了新型喷油速率的测量装置,能够简便测得喷油器单个喷孔的喷射冲力。选用博世长管法试验标定平板式喷油速率测量装置的测量结果,比较喷油信号,分析喷油量、喷射距离对喷油速率的影响,测定该装置的测量误差小于4.8%,可以用来测量并反映喷油器喷孔的实际喷油规律。     

柴油机电控喷射的发展

主要讲述了柴油机电控喷射的新技术．重点讨论了共轨式电控柴油高压喷射系统的新发展．经研究表明：共轨式电控柴油喷射系统在提高喷射压力、改善喷油速率、精确控制喷油正时、精确控制喷油量、降低燃料消耗、降低有害排放、降低噪声以及降低柴油机制造成本方面,与其它形式的电控柴油喷射系统相比较有明显的优势．     

基于典型工况的高压共轨喷油系统标定

为满足高压共轨系统配机要求,进行了高压共轨喷油系统标定研究.针对柴油机典型工况的喷油参数要求,分析了高压泵流量范围要求,给出了供油量和控制脉宽的关系;进行共轨压力与控制频率、控制脉宽的标定,确定了不同转速下共轨压力的控制脉宽范围;简要分析电控喷油器的均匀性影响因素,提出了压力波动量控制的办法和喷油脉宽修正的办法满足小喷油量均匀性要求.并进行了高压共轨系统装机初步试验,试验结果表明高压共轨喷油系统在试验台架上标定的合理性.     

基于典型工况的高压共轨喷油系统标定

为满足高压共轨系统配机要求,进行了高压共轨喷油系统标定研究．针对柴油机典型工况的喷油参数要求,分析了高压泵流量范围要求,给出了供油量和控制脉宽的关系;进行共轨压力与控制频率、控制脉宽的标定,确定了不同转速下共轨压力的控制脉宽范围：简要分析电控喷油器的均匀性影响因素,提出了压力波动量控制的办法和喷油脉宽修正的办法满足小喷油量均匀性要求．并进行了高压共轨系统装机初步试验,试验结果表明高压共轨喷油系统在试验台架上标定的合理性．     

二甲醚发动机低压共轨燃料喷射系统的设计及试验

针对二甲醚燃料低粘性、高蒸汽压以及容易与空气形成混合气的特性,设计了一种可控预混合燃烧的二甲醚发动机低压共轨电控燃油喷射系统.在此基础上,以柴油代替二甲醚进行试验,分析了在喷射持续期,共轨压力、针阀升程和转速对燃油喷射过程的影响,得出了低压共轨燃料系统的燃料喷射特性,对二甲醚低压共轨系统的实用化起到了促进作用.     

柴油机高速电磁阀驱动模块设计与故障诊断

针对时间压力式电控燃油系统的高速电磁阀———高压油泵及喷油器电磁阀的驱动电流特性,设计相应的驱动电路,得到符合要求的驱动电流.根据驱动电路特点,设计相应的故障诊断电路,并用仿真软件验证电路的准确性.在完成相应的诊断软件设计得到完整的诊断模块后,将设计的模块运用于实际工程中,在柴油机上完成了实际模块的驱动和故障诊断试验.试验结果表明:该驱动模块达到了共轨系统驱动要求,同时实现了油泵电磁阀以及喷油器电磁阀的短路、断路及喷油器的对地短路等故障检测,其准确性和可靠性达到了系统应用要求.     

双层喷油器锥角对双燃料发动机性能的影响

在一台6缸增压中冷重型柴油引燃天然气发动机上,试验研究了不同喷射参数下,不同规格的双层喷油器对燃烧、排放及经济性的影响。自行设计并加工了两种不同规格喷射锥角的双层喷油器,分别为双层142°锥角(喷油器1)和上层153°、下层119°锥角(喷油器2),分别与喷油时刻(17～31°CA BTDC)、喷油压力(70、140 MPa)相匹配,保持天然气能量替代率为90%,分析了转速为1656 r/min,25%负荷(B25工况)情况下两种喷油器对边界条件变化的敏感程度。结果表明:B25工况下,两喷油器对应的燃烧相位、热效率、排放随喷油时刻的变化规律与随喷油压力的变化规律基本相同;采用喷油器2可以获得更高的热效率和更低的THC排放,同时燃烧相位比喷油器1提前,着火延迟期和燃烧持续期也相对更短,燃烧速度更快;相对于70 MPa的喷油压力,采用140 MPa的喷油压力,仅使最佳喷油时刻延后,对热效率和排放的最优值影响不大。     

基于电路仿真的高压共轨电磁阀驱动电路设计

为了缩短硬件系统的开发周期及降低开发成本,利用电路仿真软件建立精确的柴油机高压共轨喷油器电磁阀驱动电路模型.基于仿真结果分析不同驱动电压对电磁阀电流提升响应时间的影响,并设计减少其关闭响应时间的电路.在对各个因素综合分析的基础上,设计高低双电源（110 V和24 V）驱动及硬件脉宽调制（PWM）的维持电流反馈控制喷油器电磁阀驱动模块,以及电磁阀驱动回路的故障检测电路.试验结果表明,优化后的驱动模块显著缩短了喷油器电磁阀的开启延迟和关闭延迟,驱动高压在燃油喷射过程中基本保持稳定,同时证明了采用该设计方法设计高压共轨电磁阀驱动模块是切实可行且高效可靠的.     

无静态泄漏电控喷油器压力特性交互作用相关性分析

为揭示无静态泄漏电控喷油器压力波动特性,本文借助AMESim仿真平台,搭建了电控喷油器的数值模型,通过试验数据对比,验证了模型的准确性。定义喷油压力波动与喷油压力降作为压力特性的衡量指标,结合实验设计与相关性分析方法,探究了压力特性与影响参数间交互作用的相关性。结果表明:对于喷油压力波动,进油孔孔径、回油孔孔径、喷孔直径三者间的交互作用具有显著影响,且其相关性受轨压工况的影响显著,在低轨压时,进油孔直径与喷孔直径的交互作用与其成正相关,回油孔孔径与进油孔孔径、喷孔直径的交互作用与其成负相关,在高轨压时各项的相关性相反;对于喷油压力降,在全工况平面内,影响因素的交互作用对其影响微弱,其交互作用可以忽略;影响因素的交互作用对压力特性的影响对轨压工况的变化敏感,与控制脉宽的变化无关。     

柴油机电控蓄压式喷油系统共轨燃油压力的控制研究

为了对柴油机电控蓄压式喷油系统的共轨燃油压力进行准确、实时的控制,满足喷油量和喷油压力柔性控制的需要,采用电液比例溢流阀作为共轨燃油压力调节器,从而实现对共轨燃油压力电子控制;基于MC68HC11系列单片机,设计并应用了共轨燃油压力模糊PID控制器,从而实现对共轨燃油压力的闭环控制. 试验结果表明:采用电液比例溢流阀和模糊PID控制器后,可使共轨燃油压力的实际值更接近于理想值,并且减小了共轨燃油压力的波动量.     

共轨喷油器高速电磁阀动态响应试验研究

高速电磁阀是共轨喷油器关键部件,本文在动态试验台上开展了燃油液力和驱动电压对高速电磁阀动态响应影响的试验研究。研究结果表明:随着峰值电压的增加,电磁阀开启响应时间减小,但在较大的峰值电压下,峰值电压对开启响应时间改善的正面影响变弱;峰值电压持续时间在一定范围内有利于电磁阀开启响应时间的减小,但较大的峰值电压持续时间没有明显改善电磁阀开启响应时间;随着电磁铁和衔铁间燃油液力的增加,电磁阀开启响应时间和关闭响应时间均在明显增大,且开启响应时间增大明显;电磁铁和衔铁间燃油液力的存在有效抑制了球阀在落座过程中的反弹,保证电磁阀可靠关闭。