中速柴油機重油燃燒過程分析.pdf

1、發(fā)動機的缸內(nèi)燃燒過程是關(guān)系到其動力性、經(jīng)濟性以及排放性的重要因素。隨著燃油價格的不斷上漲和排放法規(guī)的日益嚴苛,深入了解發(fā)動機燃燒過程顯得尤為重要。目前,對柴油機的燃燒和排放物生成的研究中,主要以高速柴油機為主,針對中低速、大功率船用柴油機的研究還很少,對于燃用重油的中速柴油機的研究就更少了。故本文針對燃用重油中速柴油機DN8340的燃燒過程進行分析,嘗試研究不同參數(shù)對中速柴油機燃燒、排放特性的影響。
　　由于試驗條件的限制,無法對

2、缸內(nèi)溫度場,濃度場與NOx生成區(qū)域等實際狀態(tài)進行研究,故借助奧地利AVL公司的FIRE軟件,對其燃燒過程進行數(shù)值模擬。
　　本文在LabVIEW平臺上搭建了一套柴油機監(jiān)控系統(tǒng),以實現(xiàn)方便快捷的對柴油機的工作過程進行監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集和處理,其過程包括試驗方法與方案的確定,硬件建設(shè)和軟件建設(shè)。并對實測數(shù)據(jù)進行處理和計算得到示功圖和燃燒放熱率,為后續(xù)建立數(shù)值計算模型提供初始條件和驗證依據(jù)。
　　利用FIRE的ESE-Diesel模塊

3、對DN8340柴油機的燃燒室進行幾何建模和網(wǎng)格劃分,模擬了進氣門關(guān)閉時刻到排氣門開啟時間段缸內(nèi)的燃燒過程,對仿真結(jié)果與柴油機監(jiān)控系統(tǒng)試驗值進行對比分析,驗證模型的準確性,并對DN8340在額定轉(zhuǎn)速(650r/min)工況下的缸內(nèi)壓力、溫度、排放物濃度、缸內(nèi)噴霧流場和NOx濃度場等進行了研究。研究結(jié)果表明:額定轉(zhuǎn)速下,缸內(nèi)最大爆壓為17.57MPa,大約發(fā)生在10°CA ATDC;缸內(nèi)最高燃燒溫度為2008K,大約發(fā)生在21°CA ATD

4、C,燃油在8°CA BTDC時刻大量放熱,使缸內(nèi)溫度急劇升高。NOx生成大部分集中在上止點后25°CA,其生成量約占缸內(nèi)工質(zhì)質(zhì)量的0.12％,且主要生成區(qū)域為混合氣充足、高溫富氧的燃燒室邊緣。隨著缸內(nèi)溫度下降,會出現(xiàn)NOx生成“凍結(jié)”的現(xiàn)象,缸內(nèi)NOx的濃度保持不變。碳煙的生成是先生產(chǎn)后氧化的,在708°CA BTDC時開始生成,在8°CA BTDC處達到最大值,之后逐漸減小。
　　在此基礎(chǔ)上研究了噴油提前角和進氣溫度對DN834

5、0燃燒過程的影響,并對DN8340柴油機進行參數(shù)優(yōu)化。研究表明:噴油提前角增大有利于燃油與缸內(nèi)空氣充分混合,缸內(nèi)壓力、溫度都有所提高,燃燒效率提高。但是,這也為在高溫富氧環(huán)境下生成的NOx的生成提供了條件,NOx生成量隨之增加。進氣溫度的提高,有利于燃油霧化,油束前端產(chǎn)生大量可燃混合氣,在高溫壓縮空氣作用下提前引燃。進氣溫度升高導致進入缸內(nèi)新鮮空氣量減少,燃燒質(zhì)量降低,缸內(nèi)壓力下降。此外,缸內(nèi)溫度提高,NOx生成量增加。同時將噴油提前角