汽油缸内直喷喷雾在不同壁温和二次喷射下的附壁油膜特性研究

采用激光诱导荧光(laser induced fluorescence,LIF)法测量缸内直喷喷油器喷雾附壁油膜的厚度分布,研究了附壁油膜质量和平均厚度随不同的壁面温度和喷射策略的变化。结果表明:常温壁面下油膜呈"波浪状",热壁面下油膜的边缘轮廓呈"带状"凸起,在壁面温度为413K时,还出现了聚集的小液滴。保持总喷油量不变,随着壁面温度的增大,单次喷射的附壁油膜质量逐渐减小,二次喷射的附壁油膜质量先减小后增大,单/二次喷射的附壁油膜平均厚度都逐渐增大;相对于单次喷射,相同热壁面温度下的二次喷射附壁油膜平均厚度都较小,在壁面温度同为413K时最多减小了42%。仅增加第二次喷射的喷油脉宽,壁面温度为298K和373K时的附壁油膜质量先增大后减小,壁面温度为413K时附壁油膜质量逐渐增大;相同喷油脉宽下,壁面温度为413K时附壁油膜平均厚度最大,而壁面温度为298K和373K时附壁油膜平均厚度与喷油间隔相关。     

柴油机燃烧路径及其对热效率和排放的影响

采用试验和数值模拟方法研究了充量密度、温度和氧浓度对柴油机高负荷工况下的热效率和排放的影响.试验是在一改装的单缸柴油机上进行,装有进气增压、废气再循环、进气门晚关和可调节的燃油喷射系统等回路,在该试验台上充量密度、温度和氧浓度可自由调节.三维模拟采用ECFM-3Z燃烧模型.提出并应用了质量-φT-θ燃烧路径分析方法.研...     

汽油单液滴撞击不同壁面试验研究

为明确汽油单液滴撞壁特性,设计了单液滴撞壁系统,分析了汽油液滴撞壁现象及不同壁面对汽油液滴撞壁结果转捩的影响。研究表明:汽油液滴撞击干壁面时在壁面粘附铺展成一层附壁油膜,附壁油膜促使液滴再次撞壁时发生皇冠射流飞溅现象。附壁油膜越薄,飞溅越剧烈,飞溅持续时间越短。相比硅油膜动力黏度,硅油膜厚度对汽油液滴撞壁后形态演变过程影响更大。汽油液滴撞击硅油膜会稀释硅油膜,稀释前后射流分别为碗状射流、皇冠状射流。随着稀释程度增加,皇冠状射流的二次液滴数量增加,二次液滴中含有壁面硅油组分。无量纲时间τ1时,Rioboo模型能较好地预测铺展因子变化规律,但若超过此时间则Rioboo模型预测不准。     

柴油机排放多环芳香烃与羰基化合物组分特征研究

使用色谱-质谱联用和高效液相色谱方法,精确定性和定量检测不同工况下柴油机排放的多环芳香烃和羰基化合物,并分析了它们的排放特征。在50%和全负荷时,多环芳香烃的平均比排放量分别为51.68μg/(kW.h)和104.76μg/(kW.h),羰基化合物的平均排放量分别为23.72μg/L和117.84μg/L。多环芳香烃和羰基化合物归一化研究表明:菲、蒽、荧蒽、芘之和占多环芳香烃总量的62%～66%,甲醛、乙醛之和占羰基化合物总量的63%～66%。多环芳香烃及羰基化合物组分在柴油机各工况间有较好的线性相关关系,说明柴油机工况的变化对多环芳香烃和羰基化合物组分特征没有明显影响。     

基于CO-φ-T图研究混合速率对柴油低温燃烧的影响

利用CO-Φ-T图开展了混合速率对柴油机低温燃烧影响的模拟研究.首先,通过正庚烷详细化学反应动力学单区模型计算,建立了CO-Φ-T图,发现柴油机低温燃烧进程在当量比小于1和温度在1400～2100 K内结束时,能够获得高效清洁燃烧.然后,利用带有质量交换且考虑传热损失的化学反应动力学两区模型,结合CO-Φ-T图,研究不同EGR率下不同混合速率对柴油低温燃烧的影响,发现在低温燃烧的后期,即混合控制燃烧阶段,混合速率应当随EGR率增加面增加.但是,当混合速率过高时,燃烧路径容易进入NOx生成区;而混合速率过低时,燃烧进程容易"淬熄"在高CO生成区.因此低温燃烧要同时获得较高的效率和较低的NOx排放,混合速率应当随EGR率增加而适当增加.     

柴油机部分均质预混燃烧模式下混合与化学控制参数对指示热效率的影响

基于部分均质预混燃烧(PPC)的柴油机研究开发和优化了一种混合燃烧控制策略,在平均指示压力(IMEP)高达1.1,MPa的负荷范围内实现了高的指示热效率以及超低排放.燃烧过程中的混合与化学控制参数包括了喷油定时、喷油模式(如多脉冲喷射)、增压压力、EGR率以及进气气门关闭定时等,通过优化耦合以上控制参数可以优化控制当量比与温度的变化路径,从而避开NOx与碳烟(Soot)生成区.基于热力学第一定律,通过能量平衡的分析方法研究了混合与化学控制参数对热效率的影响.研究表明,相对于排放而言,热效率受控制参数的影响更加敏感.     

EGR对GDI汽油机燃烧和排放特性的影响

通过改变EGR率,在一台GDI汽油机上进行了EGR对燃烧和排放特性影响的试验.结果表明:加入EGR后,燃烧持续期增大;且随EGR率增加,着火时刻先提前后延迟;放热率曲线峰值逐渐降低且后移,放热过程迟缓,缸内压力和缸内温度逐渐降低,压力峰值前移.此外,EGR率增加导致NOx排放逐渐降低,最高降低比例达80%以上,THC和CO排放逐渐增加,最大增加比例分别约为25%和7%.GDI汽油机排气颗粒物呈核态和积聚态的双峰分布;积聚态颗粒物峰值数密度随EGR率升高逐渐降低,核态颗粒物峰值数密度和颗粒物总数量浓度在加入EGR后均明显增加,核态和积聚态颗粒物峰值粒径受EGR的影响较小.     

现代柴油机燃烧过程中微粒质量的变化规律

利用全气缸取样技术,对不同工况下的柴油机燃烧过程中微粒组分质量生成历程进行了研究.实验结果表明,燃烧形成的干碳烟质量曲线呈单峰状,峰值出现在上止点后10~15°CA之间,在燃烧后期,约有81%~92%的干碳烟被氧化.随着燃空当量比从=0.41增大到=0.53,缸内干碳烟质量峰值增加了4.57%~45.42%;喷油压力升高,虽然干碳烟质量峰值增大,但氧化比例也明显提高.此外,在燃烧初期,微粒中可溶有机物SOF的含量超过80%.     

温度及压力对柴油机燃烧室内混合气形成影响的数值模拟

用CFD分析软件对柴油机燃烧室内不同环境条件下柴油喷雾的混合气形成及撞壁混合过程进行了模拟计算，并与PLIF法取得的试验结果进行了对比，二者基本吻合．试验和模拟计算结果均表明，油束撞壁后主要沿燃烧室壁面向下移动，在燃烧室近壁区形成一层薄而浓、面积较大的混合气层，且随燃烧室内气体密度的增大，对应时刻及位置的速度、喷雾贯穿距、燃烧室壁面的燃油堆积量、近壁区浓混合气层的面积及混合气浓度减小．