喷嘴参数对柴油机喷油规律与性能的影响

采用广安博之(Hiroyasu)等准维模型,建立高原运行柴油机工作过程模型;基于一维非定常可压缩理论建立柴油机喷射系统模型,二者耦合计算高原环境喷油器主要结构参数对柴油机实际运行时的喷油规律、燃烧特性和输出性能的影响.台架试验验证了模型的可信性.结果表明:喷孔数和喷孔直径对喷油规律影响最为敏感,喷孔夹角对喷油规律影响微弱.在海拔4 000m时,针对该型柴油机,喷孔面积存在一个最优区间,在该区间给出了功率变化率和喷孔面积的关系式.在燃烧室结构和供油系统参数不变的情况下,当喷孔面积减小为原喷孔的25%～60%时,柴油机功率最大提升8.5%;油耗最大下降8.8%,排气温度下降35℃以上.但是缸内温度明显上升,NOx排放恶化.研究为通过优化喷油器参数改善高原运行柴油机燃烧和性能提供了参考.     

船用柴油机燃烧室结构分析

为探索不同燃烧室结构对大缸径船用柴油机燃烧和排放的影响,基于原机燃烧室,新设计了6种不同形状的燃烧室,采用AVL Fire软件建立燃烧室仿真模型,并结合涡流数和均匀系数来对缸内流动、混合和燃烧过程进行数值模拟分析。结果表明：燃烧室直径和凹坑深度等参数会对缸内流动产生很大影响,凹坑深度较大的缩口燃烧室能产生较强的涡流从而改善燃烧,而浅坑的开口燃烧室的缸内燃烧状况较差。同时发现,只有在缸内涡流和湍动能都较大的情况下才能使燃烧更充分。从发动机性能和排放结果来看,缩口燃烧室G1的功率输出增加4.6%,排放与原机基本持平;直口燃烧室G4在略低于原机的功率输出下,NOx排放降低43.3%;开口燃烧室的做功能力较差。     

增压器性能试验台燃烧室的流体仿真与性能优化

在对车用涡轮增压器性能试验台架的研究中发现,燃烧室的燃烧情况会对试验检测结果产生影响。现以燃烧室为研究对象,将其内部几何结构做一定简化后,利用CFD软件FLUENT对其内部冷态动力场和燃烧过程进行数值模拟分析,并通过改变燃烧室中喷油油束的角度和方位及喷油点数量,对改变后的各种情形进行燃烧模拟仿真,寻求在喷油束入射这方面的具体优化方案。结果表明,原型燃烧室结构设计合理,内部冷态动力场分布良好,稳态燃烧时除存在空间分布不均匀外整体情况良好;改变喷油束入射形态确实会对燃烧产生影响,其中将喷油束偏向空气进口和两个喷油点以轴向截面为对称面45°角入射比原型流场分布要好。该结论为增压器试验台燃烧室的设计和优化提供流场理论及建议。     

高原环境下大功率柴油机燃烧性能分析及功率恢复研究

中国的高原面积非常广阔,这就使得高原地区运行着大量的动力设备。高原地区的大气压力相对较,环境温度的变化非常大,环境条件较为恶劣,直接影响柴油机的运行性能。为了能够改善大功率柴油机的高原性能,发挥大功率柴油机原机型燃烧系统基础作用,针对燃烧室的廓形、燃烧室的喉口半径、燃烧室的涡流比等相关参数开展优化研究,最终明确平原环境下优化功率,高原环境下在一定程度上恢复燃烧系统的功率参数。     

共轨柴油机燃烧排放性能数值仿真研究

为了研究柴油机燃烧排放性能,建立共轨620柴油机包括进气道和燃烧室在内的三维几何模型,利用FIRE软件划分网格并且进行数值仿真计算,在喷油量一定的前提下分析共轨系统中各参数对柴油机燃烧与排放性能的影响。结果表明喷油提前角和共轨压力对整机性能的影响较大。增大喷油提前角和共轨压力、减小喷孔直径有利于改善燃烧排放性能。     

喷油提前角对柴油机性能影响的实证研究

利用三维仿真软件AVL-FIRE对柴油机燃烧过程进行数值仿真。通过研究喷油正时对缸内混合气形成、压力、温度以及NO和Soot排放的影响,获得喷油正时对柴油机燃烧及排放特性的影响规律。结果表明:喷油提前角对缸内混合气的形成及燃烧有着显著影响,进而影响柴油机的动力性和排放性能;通过实验与仿真对比,可快速有效地实现喷油提前角的优化。     

基于数值模型的F-T煤制油柴油机排放优化研究

为了实现F-T煤制油在柴油机上低排放燃烧的目的,选取柴油机典型工况,采用Box-Benhnken方法进行试验设计,通过支持向量机和响应面方法建立喷油参数与排放指标之间的数值模型,在对比分析模型性能的基础上,对柴油机排放指标进行多目标优化研究。分析表明：响应面模型选择二次回归方程进行拟合分析,支持向量机模型（SVM）选用RBF核函数时,两种模型的预测精度最高。试验工况下,响应面模型对SOOT和NOx预测的最低精度分别是77.4%和97.1%,SVM模型对SOOT和NOx预测的最低精度分别是40.1%和90.8%,在试验样本较少状况下响应面模型预测精度高于SVM模型,可以准确表达喷油参数与排放指标之间的关系。在测试工况下,采用响应面模型对柴油机排放指标进行优化分析,SOOT和NOx分别降低55.72%和7.43%。     

柴油机喷油系统多参数优化匹配研究

为探究喷油系统各参数对发动机性能的影响规律,得出各参数影响规律的作用机理。利用DIESEL-RK建立一台增压柴油机仿真模型,对喷油系统结构参数和喷油策略参数进行优化匹配,依据RK-model对油束发展区域的划分,对比分析燃油在各个区域的分布情况,同时利用燃油喷雾可视化程序,直观观察油束发展特性,分析油束与燃烧室壁面的相互作用规律。结果表明:最佳喷油器孔数、孔径方案为6×0.23mm,最佳喷孔锥角为74°,最佳主喷正时应选择在12°CABTDC。优化方案相对原模型功率增加5.58k W,有效燃油消耗率降低3.35g/k W·h,在满足动力性的基础上,节油效果明显。     

燃油喷射参数对柴油机燃烧排放的影响

为了研究不同喷射规律和喷油提前角对柴油机燃烧排放性能的影响,采用三维流体数值分析软件AVL FIRE建立了某型柴油机的燃烧计算模型。结果表明:相较于方波喷油规律,原机喷油规律最高燃烧温度、最高燃烧压力和NO排放均较低,但Soot排放较高;随着喷油提前角的增大,滞燃期延长,缸内最高燃烧压力和最高温度也随之升高,燃烧初期缸内压力升高较高,适当延后喷油时刻可以降低NO排放。     

柴油机喷油提前角对燃烧性能的影响研究

柴油机要满足日益严格的排放法规的要求,就必须在提高其动力性的基础上,节省油耗,降低排放;对柴油机燃烧室内的流场进行研究是达到上述要求行之有效的方法之一。应用AVL-FIRE软件对某型柴油机的缸内燃烧过程进行了仿真模拟,计算得到了不同喷油提前角下柴油机指示功率、有效油耗、缸内压力、燃烧放热率、缸内温度和排放物的变化规律。