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.     

应用蒙特卡洛方法对共轨喷油器进行敏感性分析

本文在AMESim软件中建立了共轨喷油器计算模型,应用蒙特卡洛方法分析了共轨喷油器重要参数对于喷油器性能(如喷油量)影响的敏感性,研究了不同工况下衔铁升程、进油量孔流量、出油量孔流量、针阀与针阀座面角度差、油嘴喷孔流量、弹簧预紧力、弹簧刚度等参数对于喷油量的影响,得到了各个工况下喷油量的波动范围及不同共轨喷油器参数对于喷油量影响的线性回归系数。     

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.     

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.     

柴油机喷油器各孔喷油规律循环波动测量分析

基于喷油器各孔喷雾动量测试得到的各孔喷油规律,研究了各孔最大喷油率、各孔循环喷油量、喷油器总的循环喷油量及其循环波动随着喷油泵转速和循环油量的变化。研究结果表明:随着喷油泵转速的升高,以单位凸轮转角计各孔最大喷油率逐渐降低,各孔循环喷油量及喷油器总的循环喷油量逐渐增加,三者循环波动率均逐渐变小;随着喷油泵循环油量的增加,各孔最大喷油率逐渐变大,循环波动率逐渐减小。同一工况下喷油器总的循环喷油量波动幅度并不等于各孔循环喷油量波动幅度之和,且总的循环喷油量的波动率均小于各孔循环喷油量的波动率。     

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。     

基于蒙特卡洛方法的喷油器合格率计算分析

在一定工况下,共轨喷油器喷油量须在规定的范围内能够满足发动机的设计要求.这主要与喷油器各参数的设计公差和零部件制造及装配工艺的一致性等有关.利用AMESim软件搭建共轨喷油器的计算模型,选择500个样本,应用蒙特卡洛方法对多因素在其设计公差范围内对喷油量的影响,分别采用均匀分布和高斯分布2种分布方法,分析标定特定工况下...     

柴油机加速工况喷油过程的测量分析及模拟计算

测量分析柴油机加速工况瞬时转速，油管嘴端压力，针阀升程等参数每循环变化，根据实测油管和及瞬时转速，进行喷油过程的模拟计算，分析了供油提前角、喷油提前角、喷油持续角、喷油规律、循环喷油量等参数在加速工况每循环的变化，并与试验结果对比表明有较好的吻合性。     

基于PSPICE喷油器电磁阀双电源双边驱动电路的设计与优化研究

为了提高喷油器电磁阀的高速驱动性能,建立了精确的电控柴油机电磁阀驱动模块的PSPICE模型,据此仿真分析了驱动方式和续流方式、驱动电压及续流回馈电压对电磁阀开启、关闭响应性影响规律。设计了电磁阀双电源双边驱动钳压续流电路,进行了工作过程的数学分析和参数优化。试验结果表明:该驱动电路提高了各个通道的喷油一致性,小油量(0.5ms喷油脉宽)时各驱动通道的最大偏差率为2.21%,相对标准差为1.41%,同时五次喷油下缸压峰值波动率为0.57%,该驱动电路满足高效清洁燃烧系统对喷油器驱动控制精度和各缸喷油规律一致性的要求。     

船用柴油机蓄压式电控喷油器计量特性数字孪生模型研究

为实时准确地观测电控喷油器的喷油量,实现喷油过程的闭环控制,针对某船用柴油机蓄压式电控喷油器结构特征,根据其燃油流动过程和蓄压腔压力变化规律,利用理论机理计算与神经网络修正相结合的方法,建立了电控喷油器计量特性数字孪生模型。通过建立快速原型样机进行在线试验验证,对比喷油器计量特性数字孪生模型观测值与平台实测值。试验结果表明:当电控喷油器每循环喷油量大于1 000 mm~3时,喷油量计算误差在3%以内;当每循环喷油量小于1 000 mm~3时,喷油量计算误差在10%以内。     

高压共轨电控单元喷油一致性研究

自主开发的高压共轨电控单元在高压共轨燃油喷射试验台上测试发现,在相同的喷射条件下,各喷油器驱动通道驱动同一个喷油器的喷油量不一致,这是由于喷油器驱动电路在喷油过程中的响应特性不一致导致的。从喷油器驱动电路的响应特性出发,优化了驱动电路和电路中的电气参数,以提高通道间的喷油一致性。试验结果表明:优化后的驱动电路提高了各个通道的喷油一致性,小油量(10mg左右)时各驱动通道的相对标准偏差由优化前的6.6%降低到优化后的2.3%,同时减少了每个控制通道的循环变动。     

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。     

平面阀流动特性分析

控制阀是高压共轨系统中最重要的执行零件,其流动特性对喷油器性能影响很大,以某平面型控制阀为研究对象,使用计算流体力学(CFD)方法研究了平面阀的流动特性,并分析了喷油器回油背压对喷油稳定性的影响规律,计算结果表明:在衔铁小升程时,平面阀底面及阀座顶部平面更容易受到高速燃油的冲刷,随着衔铁升程的增加,平面阀处空穴强度及范围逐渐增加,衔铁升程小于最大升程0.72倍时,进油量孔和平面阀处起主要的节流作用,衔铁升程大于最大升程0.72倍后,进油量孔和出油量孔将起主要的节流作用,空穴导致的平面阀发生随机性的旋转,是导致喷油稳定性变差的原因,增加回油背压可使空穴减小,从而使喷油稳定性提高。     

电控单体泵燃油系统低速供油特性试验研究

在电控单体泵试验台上进行了低速供油特性试验研究,分析了不同喷油持续期、凸轮轴转速条件下的喷油压力和针阀升程变化情况,并研究了低速时电控单体泵的喷油量循环变化规律。试验结果表明:电控单体泵低速工况时,电控单体泵喷油压力与针阀升程曲线存在明显波动,并随凸轮转速增加,波动变化减弱;在不同喷油持续期内,大持续期喷油压力与针阀升程曲线波动规律与小喷油持续期一致;低转速下小喷油持续期喷油量循环波动小于大持续期工况,且随凸轮转速增加,喷油量循环波动降低。     

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.     

电控单体泵燃油喷射系统控制方法研究

电控单体泵由电控泵喷嘴发展而来,由于在电控泵与喷油器之间加入了高压油管,使电控单元从发出喷油信号到燃油喷入气缸的时间延迟加长.针对该特点,考虑程序计算时间、电磁阀响应特性等因素对喷油正时的影响,设计了凸轮信号盘、曲轴信号盘与发动机气缸的相位关系及判缸方式,确立了喷油正时控制策略.试验结果表明,发动机判缸速度快,且电控单元可按喷油正时控制策略准确、柔性地控制喷油正时和喷油量.优化喷油正时脉谱后,电控单体泵柴油机在欧洲十三稳态循环工况测试ESC下达到了欧-Ⅲ排放标准,同时也保持了与原机相近的动力性能.     

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。     

基于喷雾动量的喷油器各孔喷射特性试验研究

基于喷雾动量搭建了喷油器各孔有效流通截面积与喷油规律测试系统,在验证其准确性的基础上,研究了各孔有效流通截面积、喷油规律与喷射均匀性随着油泵转速、循环油量的变化。研究结果表明:在同一工况下,有效流通截面积、喷油规律各孔变化趋势一致,循环喷油量分布不均匀,第五孔明显小于其他四孔,最大差异达到24%;随着油泵转速的升高,有效流通截面积波动趋于平稳,循环喷油量及喷油持续期均增大,单位凸轮转角喷油速率降低,各孔喷油量不均匀度变小;随着循环喷油量的增加,喷油速率及持续期均变大,各孔喷油量不均匀度变小。     

小缸径低速柴油机电控高压共轨系统循环喷油量影响因素研究

循环喷油量是柴油机的一项重要喷射性能,也是柴油机能够维持正常运转的基础。利用AMESim仿真平台建立了小缸径低速柴油机高压共轨系统的数值仿真模型,采用间接标定法对模型进行了验证。利用所建模型,在全工况平面内研究了控制活塞直径、控制腔进油孔直径、出油孔直径、针阀最大升程和喷孔直径等参数对循环喷油量的影响,并给出了各参数影响因子的量化指标以及所占百分比随曲轴转速和喷油脉宽的变化趋势。