柴油机分卷流燃烧系统燃烧和排放性能试验研究

为了提高柴油机燃烧室的油气混合性能、降低燃油消耗率和碳烟排放,该文提出了柴油机分卷流燃烧系统。利用单缸机试验系统和仿真计算分析了分卷流燃烧系统在不同工况下的燃烧和排放性能。单缸机试验结果表明:在各试验工况下,分卷流燃烧系统燃油消耗率均比双卷流燃烧系统低,油耗最大降幅为5.41%,碳烟排放最大降幅为20.48%。仿真计算表明分卷流燃烧系统当量比为0.66到2区间内的燃油比例较高,当量比大于2的燃油比例较低,分卷流燃烧系统缸内当量比分布均匀,因而油耗降低,热效率提高,碳烟生成较少。分卷流燃烧系统对于推动柴油机节能减排有着重要的意义。     

柴油机喷雾特性对喷油和环境参数响应灵敏度分析

为了解柴油喷雾特性对喷油和环境参数(背景温度、密度)响应灵敏度,利用高速摄影直拍、纹影技术和自编的图像处理程序,分析了喷雾特性对喷油参数(喷射压力、喷孔直径)响应灵敏度。结合灵敏度分析结果,对比了喷油参数(喷射压力、喷孔直径)和环境参数(背景温度、背景密度)对喷雾特性影响程度的大小。研究结果表明:在背景温度304~770 K,背景密度13~26 kg/m3,喷孔直径0.18~0.26 mm,喷射压力120~160 MPa范围内,雾注气相体积百分比对背景温度响应灵敏度最大,其次是喷孔直径和喷油压力,背景密度最小;雾注平均过量空气系数对喷孔直径响应灵敏度最大,喷油压力略小,其次是背景温度和背景密度。     

高压双电磁阀控制燃油系统控制策略研究

根据双电磁阀控制燃油系统的工作原理,讨论了可采用的溢流控制阀(SV)和针阀控制阀(NCV)控制模式;针对不同的控制模式,分析了从控制信号到燃油喷射的延时特性,揭示了动态喷嘴启喷压力(NOP)随转速的变化规律,探讨了双阀燃油系统的燃油喷射特性,并进行试验。结果表明SV相对于NCV的控制角度差值能够有效地改变NOP、NCP(喷嘴关闭压力)和MFIP(平均燃油喷射压力)的大小。着重探讨了双阀燃油系统的控制算法,阐述了NCV目标喷油持续期和目标喷油提前角的控制方法,提出了NOP控制及双阀燃油系统总体控制策略,并给出了反映NOP随转速和控制角度差值变化而变化的NOP控制MAP,为双阀燃油系统的整车应用提供了基础。     

进气道燃料喷射氢内燃机回火机理与控制研究

建立了包含进气道和气缸的氢内燃机三维仿真模型,研究了进气道燃料喷射氢内燃机不同转速和负荷条件下的回火机理.提出了通过优化喷氢相位,使低浓度混合气在进气门打开时首先进入气缸,降低缸内废气和热点温度,从而抑制回火的方法.仿真分析了不同转速和负荷条件下喷氢相位对进气门处混合气浓度和温度的影响,得到了最优的喷氢相位.经试验验证,优化的喷氢相位使氢内燃机能够在全工况内达到或超过混合气化学当量燃空比无回火工作.     

燃油温度和喷射压力对葵花籽油与柴油喷雾特性的影响

为探究纯植物油作为压燃内燃机替代燃料的雾化问题,利用纹影法对葵花籽纯植物油和普通柴油在不同试验条件下的喷雾特性进行了对比研究,分析了燃油温度和喷射压力对2种燃料喷雾贯穿距、喷雾锥角和空气卷吸作用的影响。研究结果表明:葵花籽油的喷雾贯穿距和喷雾锥角均随着喷射压力和燃油温度的升高而增大,与柴油的变化规律相似。温度从60℃升高到90℃,喷油压力为60 MPa时喷雾贯穿距和喷雾锥角的平均增幅分别为12.4%和9.6%,120 MPa时分别为5%和4.14%;喷油压力从60 MPa升高到120 MPa,温度为60℃时喷雾贯穿距和喷雾锥角的平均增幅分别为39.7%和16.7%,90℃时分别为30.6%和10.9%;当喷射压力、背景压力和燃油温度相同时,葵花籽油比柴油具有更大的贯穿距和更小的喷雾锥角,且喷雾贯穿距平均增幅为22.5%,喷雾锥角平均降幅为60.3%;升高燃油温度和升高喷射压力都会增强雾注的空气卷吸作用,但葵花籽油的空气卷吸作用要明显弱于普通柴油。研究结果可为纯植物油作为内燃机替代燃料的可行性研究提供参考。     

基于全缸缸压测量的柴油机机械效率

为精确研究柴油机机械效率随功率及转速的变化规律,该文利用KISTLER公司的瞬态压力传感器和DEWETRON公司的燃烧分析仪,在某V型8缸增压柴油机上,测量得到不同转速、不同功率下全部气缸的缸内压力,并计算出柴油机的各缸指示功和总指示功率,分析了各缸做功的不均匀性,并根据测功机测出的柴油机在同一工况的有效功率,得到柴油机在不同转速、不同功率下的机械效率及其变化规律。结果表明:利用全缸缸压测量能有效地避免各缸燃烧不均匀性带来的计算偏差,提高整机机械效率的测量精度;在同一转速下,柴油机机械效率随着功率的增加而增大,两者近似成三次多项式关系;在功率保持不变的情况下,柴油机的机械效率随着转速的升高而降低,近似成线性关系。该文为分析多缸柴油机机械效率提供了可行的试验方法,并为预测柴油机不同工况下的机械效率提供参考。     

高压双电磁阀燃油系统特性分析

采用电控单体泵和电控共轨喷油器构建双电磁阀燃油系统,实现供油和喷油的独立控制;进行了双电磁阀燃油系统的实验;采用AMESim软件建立了双阀燃油系统仿真模型.对双电磁阀燃油系统特性进行的仿真分析表明:通过改变供油和喷油的时间间隔,在保持喷射提前角下可实现不同的喷油规律;在供油过程中通过2次喷油控制可以实现预喷射;通过加长供油时间,可以在低转速下实现高压喷射.该双电磁阀方案实现了供油和喷油的独立控制,具有获得理想燃油喷射规律的潜力.     

自由活塞式内燃发电机启动过程分析

针对自由活塞式内燃发电机启动过程巾的匹配问题,建立了内燃发电机系统启动过程的数学模型.通过对活塞运动位移及速度的简化,推导出直线电机驱动力简化表达式.研究结果表明:增加内燃发电机的活塞运动组件质量,可以减小直线电机的驱动力,但是活塞组件达到的最大速度减小,不利于高速启动;减小内燃机摩擦阻力系数以及有效压缩比也可以降低直线电机的驱动力.利用该简化公式分析了一台样机的启动过程,获得了该样机所需要的最小驱动力.     

自由活塞内燃发电机低速不稳定性影响因素分析

单缸低速试验表明,自由活塞内燃发电机低速模式缸内燃烧并不稳定,呈间隔循环着火。为探索其原因,构建了系统CFD(计算流体力学)模型,对比分析了自由活塞内燃发电机换气过程与传统二冲程内燃机换气过程之间的差异,通过计算解释了试验中着火不稳定的现象,并得到了换气过程中影响换气效果的关键因素是扫气箱容积变化率的结论。随后探寻改善自由活塞内燃发电机低速不稳定性的设计策略,在计算模型中进一步研究了动子(磁棒)直径、扫气箱容积、进气增压压力对换气过程的影响。研究发现:减小动子直径与缸径比、对进气增压能显著改善自由活塞内燃发电机的换气效果,而在保证提供充分混合气量基础上扫气箱容积的改变对换气效果影响不大。     

单缸电控单体泵低压油路供油特性

进行了单缸电控单体泵试验台实验,分析了电控单体泵电磁阀在动作和不动作时低压油路燃油压力之间的关系,结果表明其不动作时的燃油压力状态可以表征单体泵电磁阀工作时的燃油压力状态;建立并校核了低压油路的AMESim仿真模型,获得了泵端及柱塞腔内燃油压力之间的关系,进而采用泵端压力代替柱塞腔内压力来进行电控单体泵充油过程分析;分析了单体泵泵端燃油压力,计算了充油时间,讨论了不同转速和供油压力下充油时间的影响规律,并通过充油时间表征了低压油路的供油能力;探讨了不同供油压力下低压油路的充油临界转速,确定了适合全工况范围最佳供油压力为0.6 MPa,并分析了柱塞腔充油不足对电控单体泵燃油系统的影响.结果表明计算的充油时间可确定单体泵的临界充油转速,从而确定最佳供油压力来保证燃油喷射系统在高压大流量下的循环供油稳定性.