多孔噴油器各孔噴油規(guī)律對(duì)柴油機(jī)噴霧及燃燒影響的研究.pdf

1、柴油的噴霧和燃燒情況是影響發(fā)動(dòng)機(jī)排放和燃油經(jīng)濟(jì)性的重要因素。噴油嘴作為柴油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)的終端，噴嘴的噴射特性對(duì)燃油在燃燒室內(nèi)的分布、燃油霧化的質(zhì)量、噴油持續(xù)期的長(zhǎng)短有直接影響，進(jìn)而影響缸內(nèi)的燃燒以及發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。
　　目前學(xué)者們從試驗(yàn)及模擬計(jì)算兩方面就噴油規(guī)律對(duì)柴油機(jī)燃燒過(guò)程的影響開(kāi)展了諸多研究工作，但多數(shù)是基于噴油器總的噴油規(guī)律。而由于結(jié)構(gòu)、加工以及使用過(guò)程中高壓液力條件的差異，多孔噴油器各孔的噴油規(guī)律并不一致，這將引起燃燒室

2、內(nèi)燃油不均勻的空間和時(shí)間分布，進(jìn)而導(dǎo)致噴霧和燃燒過(guò)程發(fā)生變化。
　　本文根據(jù)連續(xù)性方程、伯努利方程、動(dòng)量守恒和動(dòng)量定理以及噴孔出口理論流速和瞬態(tài)流速之間的函數(shù)關(guān)系等，建立了基于動(dòng)量法原理的各孔流量系數(shù)和噴油規(guī)律的測(cè)試方法；選擇了合適的力傳感器和噴油壓力傳感器，搭建了噴油器各孔流量系數(shù)和噴油規(guī)律瞬態(tài)測(cè)試系統(tǒng)；測(cè)量了某單缸柴油機(jī)噴油器的各孔噴霧沖量和噴油壓力，得出了各孔噴油規(guī)律和噴油量、流量系數(shù)。根據(jù)實(shí)測(cè)的各孔噴油規(guī)律和循環(huán)噴油量，應(yīng)

3、用三維CFD軟件建立了柴油機(jī)三維燃燒模型?；谘芯拷M自主設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的柴油機(jī)工作過(guò)程測(cè)試系統(tǒng)搭建了柴油機(jī)工作過(guò)程試驗(yàn)臺(tái)架，利用測(cè)得的柴油機(jī)標(biāo)定點(diǎn)的缸內(nèi)壓力和 NOx排放濃度的試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了計(jì)算模型的模擬精度。對(duì)比分析了各孔噴油規(guī)律對(duì)噴霧的宏觀(guān)特性、燃燒過(guò)程熱力學(xué)參數(shù)、碳煙凈生成率和質(zhì)量分?jǐn)?shù)以及NO生成率和質(zhì)量分?jǐn)?shù)等的影響，通過(guò)切片的模擬軟件后處理方式分析了噴霧燃燒過(guò)程中各孔噴油規(guī)律對(duì)缸內(nèi)濃度場(chǎng)、流場(chǎng)、溫度場(chǎng)、NO分布和碳煙分布的影響規(guī)律。所

4、得主要結(jié)論如下：
　　所建立的各孔瞬態(tài)流量系數(shù)和噴油規(guī)律測(cè)試方法能夠測(cè)試試驗(yàn)用柴油機(jī)4孔噴油器的各孔噴油規(guī)律，實(shí)測(cè)得到的4孔噴油器各孔循環(huán)噴油量的不均勻系數(shù)達(dá)到47％。瞬時(shí)噴油率大的噴孔，其油束的噴霧貫穿距離大，各孔噴油不均勻時(shí)噴油初期各孔噴霧貫穿距離數(shù)值的不均勻系數(shù)高達(dá)40%左右。各孔噴油不均勻以及1孔不噴油、其余3孔噴油均勻時(shí)，總體上索特平均直徑（SMD）值稍大，燃油蒸發(fā)率的曲線(xiàn)稍有后移并較慢達(dá)到最大值，而且燃油蒸發(fā)率的值較小

5、。
　　噴油初期瞬時(shí)噴油速率高的第4孔所在區(qū)域內(nèi)的混合氣最先著火。4孔噴油均勻和1孔不噴油、其余3孔噴油均勻時(shí)的混合氣著火稍早于4孔噴油不均勻時(shí)的情況。各孔噴油均勻時(shí)的燃燒速度快，燃油的放熱過(guò)程更為集中，缸內(nèi)的溫度高，高溫區(qū)域分布的范圍廣；缸內(nèi)平均壓力和溫度曲線(xiàn)最高，最高燃燒壓力和最高溫度值也最大；燃燒持續(xù)期較短，放熱曲線(xiàn)總體上來(lái)說(shuō)最高，燃燒更靠近上止點(diǎn)。
　　各孔噴油均勻時(shí)，燃燒初期碳煙的生成率大、生成區(qū)域的范圍大、分布更

6、為均勻，但隨著燃燒繼續(xù)，碳煙的氧化作用快速變得最強(qiáng)。燃燒初期，各孔噴油規(guī)律實(shí)測(cè)不均勻時(shí)噴油速率大的噴孔所在區(qū)域的碳煙分?jǐn)?shù)也多；各孔噴油規(guī)律越不均勻，碳煙的氧化效果越差，最終的碳煙分?jǐn)?shù)也越多。
　　各孔噴油均勻時(shí)在燃燒室余隙和燃燒室底部凹坑這些高溫富氧區(qū)最先出現(xiàn)較多成片的NO生成率較大區(qū)域，缸內(nèi)NO分布也較均勻，最終的NO質(zhì)量分?jǐn)?shù)多。各孔噴油實(shí)測(cè)不均勻時(shí)最先在噴油量少的噴孔所在的燃燒室區(qū)域底部凹坑附近的高溫富氧區(qū)出現(xiàn)NO生成率較大區(qū)