直喷柴油机喷油系统对燃烧和排放影响的三维模拟研究

直喷柴油机的喷油过程影响燃烧过程、影响发动机性能和污染物排放。为了研究喷油特性(如不同的喷油压力、喷油定时和喷孔直径等)对燃烧性能的影响,利用三维数值模拟软件K IVA-3代码,对喷油过程、燃烧过程和发动机性能进行了数值模拟。计算结果显示了不同喷油特性下的NO和碳烟排放的变化趋势。     

喷孔参数对小型直喷式柴油机NO_x、CO排放的影响

由于对内燃机排气中有害成份的严格限制,促使我们在设计或改进产品时更多地考虑净化排气的原则,低排污已成为评价内燃机性能优劣的重要指标之一。由于有害排放是在燃烧过程中生成的,所以改善缸内的燃烧过程是降低有害排放的根本措施。 本文就是从小型直喷式柴油机的燃烧过程出发,通过试验对比,结合燃烧放热计算,分析探讨喷油器喷孔参数(喷孔直径和喷孔的空间分布)对直喷式柴油机的燃烧过程和NO_x、CO排放浓度的影响。试验是在郑州柴油机厂的ZH1105W柴油机上进行的,NO_x和CO用FP6型废气综合分析仪测量,并用FAS—900型燃烧分析仪记录气缸压力、油管、油嘴压力等参数。试验工况为2000r/min转速下的不同负荷。     

喷孔设计和加工对柴油机性能的影响

一 前言 喷油嘴的流量系数对燃油系统的喷射特性、喷油器的工作特性以及对柴油机混合气的形成、燃烧完善程度和颗粒排放都至关重要,而喷孔入口处的几何形状和表面粗糙度所产生的节流作用是影响喷孔流量系数的重要因素,因此喷孔需要精密的制造和控制,以达到最佳的流量系数。     

船用中速柴油机电控燃油喷射系统匹配

针对4190船用中速柴油机,提出由电控组合泵替代传统机械泵,利用AMESim软件建立电控组合泵燃油喷射系统模型,确定试验用凸轮型线、喷孔直径、油泵柱塞直径、高压油管长度等参数。通过发动机台架试验研究凸轮工作段位置、喷油器伸出高度、喷孔直径及供油提前角对柴油机经济性和排放的影响。研究结果表明:凸轮工段位置影响喷油规律,从而影响经济性和排放;喷油器伸出高度减小会导致经济性变差;喷孔直径越小,最低燃油耗的供油提前角越大;减小喷孔直径,燃油喷射压力提高,有利于降低燃油消耗率和NOx排放,但小喷孔直径的喷油持续期长,后燃增加,效率下降且CO排放增加。     

喷油定时对柴油机超多喷孔预混合燃烧影响研究

柴油机低温预混合燃烧能够同时大幅度降低NOx和碳烟(soot)排放,本研究采用大量废气再循环(EGR)实现低温燃烧来降低NOx排放,采用超多喷孔喷油嘴并结合高压喷射来缩短喷油持续期,实现预混合燃烧从而降低soot排放,主要对喷油定时如何影响柴油机超多喷孔预混合燃烧性能进行了试验研究,选定4个试验工况,通过改变喷油定时来测试柴油机性能,结果显示随着喷油始点从上止点前向后推迟,各工况的NOx和soot排放都有不同程度的同时下降,有别于传统燃烧方式,但HC,CO,比油耗(BSFC)有所升高。     

喷孔直径对重型柴油机燃烧和排放的影响

为改善重型柴油机大负荷工况下的燃油经济性,通过一台高强化重型柴油单缸机研究了喷油器不同喷孔直径对燃烧和排放的影响,结果表明：随喷孔直径增大(从0.169 mm增大至0.218 mm),最高爆发压力和瞬时放热率峰值均有升高,燃烧持续期缩短,指示热效率提高．喷油器喷孔直径为0.203 mm时的NOx排放最高,而碳烟排放则随着喷孔直径增大而上升．对于大孔径(0.218 mm)喷油器,改善喷雾的雾化性能是提升燃烧速率的关键,通过与高增压和高轨压的协同作用,可进一步提高放热速率和燃烧等容度．模拟结果中,增大喷孔直径会增加单位时间内的气相燃油生成量,且在活塞凹坑底部易产生较大尺度的涡团,利于物质输运,促进混合．     

非道路柴油机进气及喷油系统的虚拟优化匹配

采用三维计算流体力学(CFD)技术模拟了柴油机的进气、压缩、喷雾和燃烧过程,通过组合不同的进气涡流和喷油嘴方案找出各自对柴油机排放的影响,结果表明,降低进气涡流,提高流量系数;减小喷油器安装倾角,缩小喷孔孔径,推迟喷油提前角可以实现NO排放和SOOT排放的全面降低。此外,对2款单缸柴油机的喷油嘴互换性也进行了适当的分析。     

基于CFD的某船用柴油机燃烧系统优化匹配

本文基于三维CFD软件CONVERGE建立了三维动网格并选择合适的湍流模型、喷雾模型、燃烧模型进行了某船用柴油机缸内燃烧过程三维数值模拟,并主要分析了喷油器伸出距离、喷孔锥角、喷油持续期等对其缸内燃烧过程主要参数的影响,从而发现喷油器伸出距离为2mm、喷孔锥角为150°以及喷油持续期为20°时,此船用柴油机缸内油气混合较好,燃烧效率较高。     

喷油器及其流量控制

阐述了当今对喷油器的新认识，着重介绍了喷油器流量对柴油机性能特别是对柴油机排放的影响，并提出了提高喷油器流量的措施。     

基于BP神经网络与遗传算法的高压共轨柴油机喷油器结构参数优化研究

利用AVL-FIRE软件对TBD234高压共轨柴油机燃烧过程进行数值模拟,采用L16（54）正交试验作为BP神经网络的训练样本,建立喷油器主要结构参数与柴油机的燃油消耗率、NOx排放、SOOT排放之间的非线性映射关系,以燃油消耗率为优化目标,同时保持较低的NOx和SOOT排放水平,结合遗传算法进行寻优计算,获得了喷孔直径、喷孔个数、喷射夹角和喷油提前角4个参数的最优组合。     

喷油系统参数对重型车用增压直喷柴油机NOx排放的影响

本文针对一台重型车用增压中冷电控直喷式柴油机,试验研究了喷油系统参数如喷孔直径、喷孔锥角、喷油压力、喷油定时等对NO_x排放和排气烟度的影响,指出了通过它们的优化匹配,改善柴油机排放特性的途径。     

船用直喷式天然气发动机喷射策略的优化

利用CONVERGE软件基于L23/30DF型船用天然气发动机建立了双天然气喷嘴、双引燃柴油喷嘴的直喷天然气发动机的缸内燃烧过程的CFD计算模型,计算了不同的柴油和天然气喷射时刻和间隔下发动机缸内燃烧和排放过程。结果表明:引燃柴油的喷射时刻及其与天然气喷射时刻的间隔,对直喷式天然气发动机燃烧和排放性能有重要影响。当喷射时刻为-25℃A时,发动机具有较高的缸内爆发压力和良好的排放性能。在引燃柴油和天然气喷射间隔为16℃A时,可获得最高的缸内爆发压力,此时soot排放降低了22%。     

降低直喷发动机NOx和碳烟排放的试验研究

为了改善自然吸气直喷柴油机的排放性能，试验研究了喷油嘴孔径、喷孔锥角及喷油泵柱塞直径等参数对发动机NOx和碳烟（DS）排放的影响。试验结果表明，在保持发动机动力性及经济性的情况下，优化匹配这些参数，可以改善发动机的排放性能，使之达到美国环境保护局第二阶段非道路用途发动机排放标准的要求。     

改进燃油喷射系统,降低柴油机有害排放

燃油喷射系统的各结构参数对柴油机的排放有重要的影响。通过对喷射系统的几个主要参数如喷油规律、喷孔直径、喷油压力等的分析来阐明其对排放的影响。     

三维流场数值模拟在柴油机喷油嘴中的应用

由于喷油嘴内的流动状态以及燃油喷射情况在很大程度上影响柴油机的排放和经济性能,对喷油嘴进行流场分析就显得越来越重要了。鉴于试验和测量受种种条件限制,可以采用CFD模型来预测柴油机喷油嘴内的流场状态,并与试验相结合,提高喷油嘴的选配和设计水平。采用Fluent软件进行模拟计算。主要研究喷油嘴的压力室、喷孔以及针阀的前端结构,并考虑燃油的可压缩性及黏度随压力、温度的变化。通过研究可以预测喷油嘴内流场的分布,分析喷油嘴设计的合理性,指出改进方向。     

1.5kW柴油机喷油系统的研究

通过对１５ｋＷ柴油机喷油泵凸轮运动规律、喷油泵、喷油器和高压油管进行试验与分析,论述了这些参数对整机性能的影响,并揭示了现有１５ｋＷ柴油机喷油系统存在的问题,提出了相应的改进措施,即采用小直径喷孔喷油嘴和减小油泵柱塞直径可获得良好的发动机性能。     

MPI燃料供给方式的LPG喷流特性的研究

使用修正的Witze计算模型解析了由多点电喷气体发动机的喷射阀喷出的超音速非稳定LPG喷流的发展过程，调查了LPG喷流的贯穿距离、喷流前端的球形涡区半径R，等随喷射时间的变化关系，并且与CNG喷流特性进行了比较。结果表明：LPG和CNG喷射阀的喷孔半径以及贯穿距离等没有明显的差别。若仅将MPI方式的汽油机喷油器用LPG喷射阀代替而不改变喷射阀在进气管的安装位置和喷射条件(喷压=0.3MPa，喷孔数=2，喷射时间=5ms)时，LPG喷流在喷射2ms后与进气门相碰，为了减少LPG喷流的贯穿距离等参数，采用降低喷射压力与多喷孔的喷射阀是必要的。     

节流孔板对电控喷油器性能影响的试验研究

使用EFS喷射试验台,测量电控喷油器在匹配不同参数的节流孔板后所表现小的喷油特性,并加以分析.结果表明:节流孔板是电控共轨喷油器的重要构成部分,既控制着喷油嘴针阀的开启速度,又控制着喷油率的形状.因此,合理优化节流孔板参数,对改进喷油器的喷射性能、改善发动机燃烧状况、降低排放等具有重大意义.     

应用蒙特卡洛方法对共轨喷油器进行敏感性分析

本文在AMESim软件中建立了共轨喷油器计算模型,应用蒙特卡洛方法分析了共轨喷油器重要参数对于喷油器性能(如喷油量)影响的敏感性,研究了不同工况下衔铁升程、进油量孔流量、出油量孔流量、针阀与针阀座面角度差、油嘴喷孔流量、弹簧预紧力、弹簧刚度等参数对于喷油量的影响,得到了各个工况下喷油量的波动范围及不同共轨喷油器参数对于喷油量影响的线性回归系数。