高功率密度柴油機(jī)混合氣形成及燃燒特性的影響研究.pdf

1、隨著能源匱乏和環(huán)境污染的日益嚴(yán)重，對柴油機(jī)排放提出更嚴(yán)格的要求，迫使研究人員開發(fā)新型柴油機(jī)和新技術(shù)，因結(jié)構(gòu)緊湊、高轉(zhuǎn)速、升功率高等優(yōu)點(diǎn)的高功率密度(HPD)柴油機(jī)便應(yīng)運(yùn)而生，為解決上面的問題，重點(diǎn)是關(guān)注燃燒室內(nèi)的氣流運(yùn)動、噴霧燃燒進(jìn)程。徑深比是燃燒室的重要參數(shù)，噴油正時、噴霧夾角是噴油策略的關(guān)鍵參數(shù)，研究三者對HPD柴油機(jī)缸內(nèi)工作進(jìn)程的影響，具有重要的指導(dǎo)意義。
　　本文采用軟件FIRE建立了燃燒室網(wǎng)格模型，并與試驗(yàn)對比驗(yàn)證，分析

2、了原機(jī)和新設(shè)計(jì)的Ⅱ型兩種燃燒室對發(fā)動機(jī)燃燒性能的影響，在壓縮比不變的條件下，通過參數(shù)化設(shè)置，設(shè)計(jì)了三組徑深比方案，研究了在標(biāo)定功率、標(biāo)定轉(zhuǎn)速下，徑深比對氣流運(yùn)動的影響規(guī)律以及在有噴霧時對燃燒室內(nèi)氣流和噴霧兩相混合流動的燃燒過程和排放性能的影響，分析了噴油正時、噴霧夾角對燃燒和排放性能的影響。研究表明:(1)通過匹配渦流比的Ⅱ型與原機(jī)對比，平均壓力峰值提高了12.7％，平均溫度峰值提高了16％，燃油消耗降低了6.12％，指示功率升高了26

3、.8％，指示扭矩提高了26.87％，放熱集中且累計(jì)放熱量較高。(2)徑深比影響氣流和燃油在燃燒室空間的分布，當(dāng)徑深比從3.49變化到5.73時，指示功率和扭矩均是先升高后降低，而比油耗則呈現(xiàn)先降低后增大，NO排放降低顯著，soot排放明顯升高，同時，隨著徑深比的增大，缸內(nèi)燃油蒸汽由凹坑底部向擠流區(qū)域發(fā)展，從而導(dǎo)致缸內(nèi)溫度場、濃度場存在差異，當(dāng)徑深比為4.4時，油束介于整個燃燒室的中心，氣流運(yùn)動強(qiáng)度和保持性較好，溫度分布均勻，形成橢圓形的

4、油束核心，縮短了滯燃期，使得燃燒重心更靠近上止點(diǎn)，做功能力得到加強(qiáng)，適當(dāng)增加徑深比，有利于氣流運(yùn)動和促進(jìn)燃燒進(jìn)程，本機(jī)徑深比為4.4的Ⅱ型性能最佳。(3)從宏觀和微觀尺度分析噴油提前角和噴霧夾角對缸內(nèi)燃燒和排放性能綜合研究發(fā)現(xiàn):噴油提前角通過影響滯燃期的大小從而對HPD發(fā)動機(jī)性能造成影響，噴霧夾角影響空氣阻力從而影響燃油周向分布以及噴霧貫穿距，優(yōu)化獲得噴油正時為18℃ABTDC，噴霧夾角為155°時，在不降低動力性的前提下，燃油經(jīng)濟(jì)性和