蓄压式共轨喷油器结构参数的数值模拟研究

高压电控共轨喷油系统的高压容积大、油路长,高压泵增压的容积效率低,同时在增压和回油过程中的能量损失较大,系统的安全性也较差,而蓄压式共轨喷油系统能够克服以上缺点。为此,采用数值模拟方法对蓄压式共轨喷油器进行研究,探讨了喷油器主要结构参数对喷射过程的影响,所得结果对蓄压式共轨喷油器的确定和优化具有一定的参考价值。     

共轨喷油电磁阀动态特性仿真与实验

电磁阀动态响应特性直接影响高压共轨喷油器的开启和关闭过程.首先对电磁阀驱动电流加载和卸载过程进行了实验研究,基于实验结果和驱动原理求取了不同气隙下电磁阀磁链与电流的关系,并根据磁链与电磁力的关系建立了电磁阀的电磁模型.然后根据电磁阀的工作原理建立了描述衔铁运动特性的电磁阀动力学模型.最后,在Matlab/Simulink仿真环境中建立了以驱动电流为输入的共轨喷油器电磁阀机电耦合模型,对模型进行了验证,仿真计算结果与实验结果显示了很好的一致性.     

基于脉宽调制的文丘里变量施肥装置设计与试验

为利用文丘里施肥器实现变量施肥,基于脉宽调制(pulse width modulation,PWM)技术设计了一种水肥一体化变量施肥装置,它主要由压力变送器、文丘里施肥器、脉冲电磁阀及控制器组成。通过改变PWM的占空比对脉冲电磁阀进行控制以改变文丘里施肥器进出口压力差,从而改变文丘里施肥器的吸肥量。以压力变送器检测管道入口压力,通过试验标定的方法将入口压力转化为相应的流量信息,从而获得施肥量和施肥质量分数。在多个入口压力水平下进行了试验,试验结果表明:电磁阀PWM控制的最佳频率为6 Hz;入口流量与入口压力呈线性正相关关系,决定系数为0.9936;施肥装置的最佳入口压力范围为0.15～0.25 MPa,在此压力范围内改变PWM的占空比对电磁阀进行控制,可实现施肥质量分数在1.25%～9.13%范围内可调。     

非道路用柴油机降低NO_x排放的试验及数值模拟研究

采用并联式布置文丘里管实现非道路用柴油机废气再循环(EGR),从而降低NOx的排放,并利用GT-POWER软件建立相应的数学模型,模拟喷油提前角和文丘里管系统的旁通阀开闭情况对柴油机放热率和NOx排放的影响。试验和模拟结果表明,在非道路用柴油机上以并联式布置文丘里管后,其排放值能满足欧ⅢA标准;在大负荷开启文丘里管系统的旁通阀时,进气量有所增加,缸压增加,而NOx排放变化不大;在中小负荷开启文丘里管系统的旁通阀时,缸压增加但NOx排放也增加,此时适当推迟喷油能得到缸压和NOx排放的双重改善。     

复合式吸肥装置结构设计与性能试验

设计了一种新型复合式吸肥装置,并对其吸肥性能进行检测,与传统单文丘里管进行对比以验证其可行性。试验结果表明：在吸肥初始阶段,复合式吸肥装置喉部真空负压随进出口压力差的增大而降低,吸肥流量增大。吸肥流量随真空负压的绝对值增大呈线性增大趋势;当进出口压力差达到0.28MPa左右时,真空负压降到最低值而不再发生变化,与此同时吸肥流量达到最大值;与单文丘里管相比,复合式吸肥装置由于使用过程中压力损失及水头损失,其单管吸肥流量较单文丘里管吸肥流量略有减小,但由于吸肥管数的增加,吸肥量可成倍增加。因此,在复合式吸肥装置进口处调节进口压力变化,在0.02～0.28MPa的正确进出口压力差工作区间下控制复合式吸肥装置,可达到精确施肥的目的。     

基于双吸肥口的低压文丘里施肥器设计与试验

为降低文丘里施肥器的吸肥临界进口压力,使之适用于低压灌溉施肥系统,设计了一种双吸肥口文丘里施肥器。选取喉管收缩比、收缩段角度、扩散段角度和喉管长径比4个结构参数,采用正交试验设计方法,构建16种结构参数组合方案,运用CFD模拟技术对每种方案的吸肥性能进行模拟,以吸肥性能为评价指标确定最佳结构参数组合,并根据最佳结构参数组合试制文丘里施肥器原型样品,并在0~0.15 MPa进口压力范围内对其吸肥性能进行分析。结果表明,最佳结果参数为:喉管收缩比为0.3、收缩段角度为20?、扩散段角度为8°、喉管长径比为1.1。最佳结构文丘里施肥器试制样品实测结果与模拟分析结果一致,在相同进口压力下各个实测值均略小于模拟分析值,实测与模拟吸肥量、进口流量比、肥液浓度和吸肥效率的均方根误差分别为0.22 L/min、0.96%、0.93%和0.68%。在相同进口压力下,相比于相同结构参数的单吸肥口文丘里施肥器,模拟得出的吸肥量提高了90%,进口流量比提高了85%,肥液浓度提高了80%,吸肥效率提高了80%,表明双吸肥口施肥器的吸肥性能比单吸肥口施肥器有较大提高;双吸肥口施肥器实测临界进口压力为0.007 MPa,当进口压力为0.05 MPa时其吸肥浓度可达13.6%,与现有文丘里施肥器相比,在获得同等或更高的吸肥性能时具有更低的工作进口压力,更适用于低压滴灌系统。     

微灌系统文丘里施肥器吸肥性能试验

为了研究微灌系统文丘里施肥器吸肥性能与结构参数的关系,对4种组合式喉管规格的某文丘里施肥器分别在0.10,0.15,0.20,0.25和0.30 MPa进口压力下进行了吸肥性能试验.研究结果表明,文丘里施肥器临界压差和最大压差与进口压力呈线性正相关关系,进口流量随着进口压力或进出口压差的升高而呈增大趋势;当出口与进口压力之比低于0.4时,随着喉管直径的减小、收缩角和扩散角的增大,吸肥流量与出口流量之比逐渐上升;而当压力比高于0.4时,吸肥流量与出口流量之比则呈相反的变化趋势.建立了吸肥性能与喉管几何尺寸及工作参数之间关系的回归模型,可为文丘里施肥器的设计和运行提供技术依据.     

喷孔空化特性和近孔初始射流结构研究

设计了透明的有机玻璃喷嘴头部代替原喷油器的压力室和喷孔,在高压共轨试验台架上搭建了喷油器孔内流动和近孔喷雾可视化试验装置,采用高速可控闪光摄影与长距离显微成像技术相结合方法,获得了喷孔内部空化流动和近孔区域初始射流结构形态的发展过程图像。结果表明,所有试验喷孔内均呈现空化流动,空化强度和空化类型与针阀升程和喷油压力有关,喷油压力越高,对应空化初生的喷油时刻越早,并且空化类型在喷孔内出现的频率和时间也不同;喷油前喷孔内存在初始气泡,初始气泡大小不同导致了近孔区域初始射流结构不同。基于大涡模拟(Large eddy simulation,LES)和界面追踪法(Volume of fluid,VOF)多相流模型,根据喷嘴内部几何形状和试验条件,模拟计算喷孔内初始气泡的演变过程以及初始射流结构形态的形成发展过程,试验结果与模拟结果相符。     

发动机喷油器用电磁直线执行器动态建模与试验

针对发动机电控喷油器中电-机能量转换机构存在的问题,基于永磁自锁原理提出了一种电磁直线执行器(EMLA).在考虑涡流、结构尺寸及边缘效应等影响因素下,采用等效磁路法建立了EMLA的动态模型,并通过仿真数据与样机试验数据的对比,验证了动态模型的正确性,使其可作为分析EMLA动态特性的有效工具.分析表明,EMLA在0.5 MPa开启油压条件下其过渡时间为1.57 ms(行程0.25 mm),满足发动机高速喷射的要求,并且因其无需保持电流而可提高发动机的经济性.     

高压共轨燃油喷射系统电控喷油器建模与试验

对高压共轨系统中的电磁阀喷油器进行建模,所建模型考虑流量限制阀和T型管的影响,考虑燃油流动时的压力损失且确定了损失的形式及施加位置,燃油密度和弹性模量仅视为压力的函数。通过Simulink仿真得到模型结果,并与试验结果对比以评价模型优劣。结果表明,考虑流量限制阀和T型管的喷油器模型仿真结果与试验结果误差不超过6%,不考虑二者影响的模型仿真结果与试验结果偏差较大;燃油密度、弹性模量视为常数时的模型仿真结果与将二者视为压力函数时的仿真结果相差较小,且与试验结果的仿真误差均不超过6%。