双层分流燃烧室内空间利用和喷雾分布的研究

应用可视化方法测试了不同喷油参数条件下3种双层分流燃烧室内的燃油喷雾扩散过程,探讨燃烧室的碰撞台、燃烧空间容积比例、燃烧空间形状等结构特征以及喷油压力和喷油正时等喷油参数对燃烧室内空间利用和燃油喷雾分布的影响.结果表明:提高喷油压力和提前喷油正时均增大了燃油喷雾的分布范围,提前喷油正时使燃油喷雾更早地进入了顶隙空间,降低了燃烧室结构对燃油喷雾分布的影响,但燃烧室的空间利用率下降;降低碰撞台位置和增大上层燃烧空间容积有利于燃烧室顶层空间的利用;剥离面可以促进下层燃烧空间内燃油喷雾的扩散;上层燃烧空间采用凸圆弧底面使燃烧室顶层区域在较早喷油正时时获得了较好的利用.     

柴油机模型喷孔内空化与空蚀特性试验研究

在真实喷油器空蚀试验基础上,利用X射线CT扫描检测到了喷嘴内微量空蚀。为获得空化对空蚀的具体影响,搭建了可同时获得喷孔内空化区域和空蚀区域及形貌的可视化试验装置,采用高速摄影技术和电镜扫描(SEM)技术,针对一个矩形喷孔内空化流动和空蚀特性进行试验研究。结果表明:喷射压力越高,喷孔内空化发展越充分,并出现了单相流、不完全空化流、超空化流和水力回流4种不同流态;云空化脱落呈现出一定的循环周期性,且喷孔下游空蚀区与云空化脱落溃灭区非常吻合。结合壁面附近空化区与液相区交界处存在的空蚀现象,推理云空化脱落溃灭和冷凝溃灭是喷孔内空蚀形成的两大因素。     

喷孔分布对柴油机双ω燃烧系统性能影响的研究

为了改善柴油机喷雾空间分布,提高缸内混合气形成质量,提出了双ω型燃烧室及与之相匹配的双排喷孔的燃烧系统。应用AVL FIRE软件对不同喷孔分布形式的双ω型燃烧室缸内喷雾、混合气形成和燃烧过程进行数值模拟,分析了喷孔分布形式对缸内当量比分布和温度场及燃烧与排放特性的影响。研究结果表明：适当增加上排喷孔的数目能够有效提高混合气形成质量,改善燃烧过程;采用上排5个、下排3个的喷孔分布形式能够获得较低的氮氧化物和碳烟颗粒排放。     

进气门晚关米勒循环对柴油机燃烧和排放影响的研究

基于D6114柴油机的BOOST模型,分析了进气门晚关米勒循环对柴油机燃烧和排放的影响。结果表明：推迟进气门关闭时刻可以减小压缩阶段的压力和温度,从而使滞燃期增长;但是由于缸内工质的减少,缸内平均温度和碳烟排放升高;增压压力的提高可以弥补进气损失,研究发现进气门晚关结合提高增压压力及推迟喷油,可同时降低NO_x和碳烟的排放;在保持爆发压力与原机相同时,采用米勒循环度M60、喷油正时推迟2°CA的方案,油耗降低4 g/（kW·h）,碳烟排放降低6%,而NO_x的排放量降低了31%.     

某中速船用柴油机低NO_x排放模拟研究

通过在中速船用柴油机喷油泵柱塞套上开设调压孔,以实现降低NOx排放的靴型喷油规律。以某中速大功率船用柴油机为原型,对比三种喷油规律,采用AVL BOOST软件对柴油机的推进特性的E3循环进行了模拟研究。结果表明：在油耗增加和功率下降都不超过3%的条件下,单独采用调压孔式柱塞喷油Boot2系统可使加权NOx排放值下降17%;采用调压孔式柱塞Boot2喷油系统及可变喷油正时技术可使加权NOx排放值下降35%。     

船用柴油机NOx排放的机外净化技术

为满足IMO Tier Ⅲ等严格的船用柴油机排放法规,有必要采用机外净化技术。在这一背景下,介绍了选择性催化还原、低温等离子体辅助催化、NOx吸附催化、废热回收等适用于船用柴油机的NOx排放机外净化技术,着重论述了各技术措施降低NOx排放的净化原理与效率、相关装置运行的条件和对船舶动力系统经济性的影响。     

柴油机喷嘴内线空化对喷雾影响的试验

设计3种不同尺寸的锥度孔透明喷嘴,在尽可能抑制壁面空化的情况下研究了喷油压力、喷嘴孔尺寸及针阀升程对喷嘴内线空化的出现规律、强度及瞬态特性的影响,进而对喷雾的影响.结果表明:在喷嘴低针阀升程时会存在起源于针阀锥面处的线空化,可轻易延伸至喷孔出口,形态粗壮,引致非常大的喷雾锥角,而随针阀的抬起,这类线空化消失,代之以孔与孔之间的线空化,空化形态较细,对喷雾锥角影响相对很小,这为柴油机启喷阶段和喷油末期喷雾锥角的骤增与波动提供了一种合理解释;喷雾锥角的波动与线空化发展程度及其延伸至喷孔出口处的空化厚度间存在强烈的依存关系;线空化对喷雾的影响存在迟滞现象,这与空化泡喷出喷孔后破裂及流体运动惯性有关.     

ZS1100M柴油机双ω型燃烧系统的试验研究

为了改善柴油机喷雾空间分布,提高缸内空气利用率,加强燃烧室内的气流运动,提出了带双ω燃烧室的燃烧系统,并在ZS1100M型柴油机上进行了初步性能试验。研究结果表明：双ω燃烧室的几何形状对柴油机燃烧系统的油耗与排放性能有较大的影响。在额定工况下,57型燃烧室方案的油耗与碳烟排放最低;65型燃烧室方案的NO_x排放与原机相比基本不变,油耗却降低了2.2%,碳烟排放降低了8.3%. 在额定转速下,65型燃烧室的油嘴突出高度在2.6 mm时油耗与碳烟排放性能最优。在转速1 500 r/min下,采用双排喷孔的各方案在中小负荷时油耗均比采用单排喷孔的原机方案要低;适当增加上排喷孔数,减小双ω燃烧室的喉口直径能进一步降低油耗。