重型直喷式柴油机多次喷射燃烧过程研究

对重型直喷式柴油机典型多次喷射方案进行了燃烧过程计算,通过与试验结果对比,对计算过程参数进行了修正.计算结果有效反映了不同喷油速率形状、喷射脉冲的油量分配比例和喷射脉冲间隔角对燃烧放热率的影响规律.对多种计算结果进行对比分析,以提高柴油机的平均有效压力和降低压力升高率为目标,总结出多次喷射模式下的喷油规律优化方案.     

喷射策略对GCI大负荷拓展影响的数值模拟

针对重型发动机汽油压燃(GCI)燃烧模式,采用计算流体动力学(CFD)模拟的方法开展了喷射策略对GCI大负荷拓展影响的研究.在气道喷射结合缸内单次喷射策略下,通过优化EGR率、进气压力、喷射压力和喷射正时等燃烧边界条件,当喷油量为110 mg/cyc时,相对未优化工况,可以将平均指示压力(IMEP)从1.868 MPa...     

二冲程液压自由活塞发动机半直接喷射的仿真研究

利用CONVERGE软件建立了半直喷式液压自由活塞发动机的三维计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)仿真模型,研究了喷射角度、喷油定时、缸头倾角、进气压力对燃料捕集和混合气生成的影响.结果表明:随喷射时刻的推迟,燃料捕获率增加,蒸发时间变长;喷射角度越大,燃料捕获率越高,蒸发时...     

大功率柴油机双段喷射的仿真研究

以16V280ZJ型柴油机为例,通过建立该柴油机电子喷射系统的整机模型,对直喷柴油机典型的双段喷射方案进行了燃烧过程仿真计算。计算过程参数通过与试验结果的对比进行了修正,计算结果有效地反映了两次脉冲喷射的油量分配比例和喷射脉冲间隔角对排放特性及燃油经济性的影响规律,并以改善柴油机排放和降低压力升高率为目标,找出了双段喷射模式下的喷油规律优化方案。     

高压喷射及其对直喷式柴油机性能的影响

<正> 为了加快我国高压、高喷射率燃油系统的开发,本文就国外高压高喷射率燃油系统的研制和发展概况作综合性介绍。 1 高压、高喷射率对燃烧过程的影响 1.1高压高喷射率对燃油耗率和排放的影响严格的排放法规促使喷射压力较1982年的水平提高了5～10MPa(图1),目前喷油压力已超过90MPa。为了满足1991～1994年美国的排放要求,预计燃油系统的喷     

超多喷孔喷油嘴早喷射低温燃烧试验研究

进行了早喷射喷油定时、废气再循环(EGR)率和喷油压力实现低温燃烧降低排放的试验研究。通过缸内压力和燃烧排放数据的采集、处理,分析这些参数对放热规律、滞燃期、燃烧重心、排放等特性的影响。早喷射可以实现低温燃烧,但与晚喷射相比,早喷射的滞燃期稍短,需要更大的EGR率来适当延长滞燃期并降低燃烧温度,最优排放点与原机相比烟度下降了63%,NOx降低了81%,但油耗比原机升高了6%。除了压缩比降低的原因,燃烧始点在上止点前造成的传热损失增大,增大喷油压力和提前喷油会导致燃油喷射到活塞顶面和气缸壁面,以及增大EGR率导致的增压压力和混合气氧气含量下降引起的燃烧效率下降等都可能是油耗升高的原因。早喷射与晚喷射相比,燃烧更稳定,放热率峰值较高,但是早喷射的最大压力升高比较大,甚至会超过2 MPa/(°)。     

机车柴油机燃油喷射系统新技术的研究

针对机车柴油机燃油喷射系统的可靠性和油耗率、排放等方面开展了研究。通过理论计算、试验分析,对改进前后燃油系统的性能进行了分析和比较。柴油机试验和装车运用结果表明,采用90°密封座面的针阀偶件来降低升程,从而降低冲击应力,可以明显提高燃油喷射系统的可靠性。较小的喷孔孔径和较小的压力室容积等优化结构也有利于提高燃油喷射系统的可靠性和降低油耗率。进一步又对短针阀喷油器和低排放组合喷射技术开展了研究。经理论分析和计算发现,短针阀喷油器可以进一步降低针阀对密封座面的冲击应力。油雾颗粒分析试验表明,低排放组合喷射技术的油雾颗粒细化可以达到原喷油嘴的37%～65%,将对改善雾化起到积极作用。     

喷油系统结构因素对喷射性能的影响

本文通过试验和计算分析了喷射系统的结构因素对柴油机喷射性能的影响,着重讨论了喷射压力、喷射持续期和喷油规律等主要问题,不仅作了定性分析,还给以定量的概念,对柴油机性能改进可提供科学依据。     

液化石油气发动机燃油喷射过程的数值模拟及其试验研究

针对采用普通泵-管-嘴燃油系统的液化石油气(LPG)直喷式发动机,建立了考虑高压油泵柱塞偶件燃油泄漏量影响的燃油系统数学模型,并对燃油喷射过程进行了模拟计算及其计算结果的试验验证,揭示了LPG发动机燃油喷射过程的基本规律与工作特征。研究表明:由于LPG具有较高的饱和蒸汽压和可压缩性,致使其压力上升和下降都比较缓慢,供油持续期加长,油管内燃油残余压力较高,压力波动较大,容易发生二次喷射;通过增大出油阀卸载容积的办法,可以消除LPG的二次喷射等异常喷射现象。     

缸内喷射CO2对柴油机均质压燃影响的初步研究

采用气体喷射系统向气缸内喷射CO2,研究了CO2喷射始点和循环喷射量对均质压燃(HCCI)柴油机燃烧特性和排放特性的影响。试验结果表明:CO2缸内喷射可以有效控制燃烧始点和降低NOx排放。随着CO2喷射始点提前和循环喷射量增大,爆发压力和缸内温度降低,低温和高温放热始点推迟,压力升高率降低;NOx排放降低,碳烟、HC和CO排放升高。另外,燃烧相位的改善,减小了压缩负功,使指示热效率也比未喷射CO2时增大。     

选择性催化还原系统防沉积物堵塞喷嘴设计与喷射特性分析

针对选择性催化还原系统产生的沉积物易造成喷嘴堵塞,引起喷嘴管路背压过高及雾化喷射不均匀等问题,设计并研制了一种防沉积物堵塞喷嘴。该喷嘴通过调节喷嘴芯与螺套的锁紧量调定喷嘴的稳定喷射压力,并通过对喷嘴芯的最大开度进行机械限位,有效避免了尿素雾化喷射不均匀及NH 3逃逸等问题。对喷嘴的起闭特性与孔口径向截面的流量特性进行了理论分析,结果表明:当喷嘴因沉积物造成堵塞时,喷嘴芯开度随压力升高而增大,喷嘴孔口径向截面面积及截面质量流量也随之增大,有效提高了喷嘴内部沉积物的排出率,并降低了孔口外部沉积物的凝结风险。采用流体仿真软件Fluent对喷嘴的喷射特性进行了数值模拟,进一步探究了不同喷嘴芯开度及锥度角对喷嘴孔口径向截面面积、截面速度分布及截面流量特性的影响。最后,通过试验验证了喷嘴的喷射效果与开启压力精度。试验结果表明:采用该喷嘴后,喷嘴雾滴分布均匀,雾化效果良好,且在各稳定喷射压力下喷嘴均可以稳定开启,开启压力精度为±5%。     

直喷式柴油机供油系统对高压喷射特性影响的研究

本介绍了直喷式柴油机泵－管－嘴供油系统及其主要参数对喷油压力及其供油特性的影响，试验在油泵试验台上进行，通过对两种油泵，多种油嘴和油管的不同匹配试验发现，实现高压喷射有效手段是在提高压油泵喷油压力的同时，还必须精心选用小孔径，多孔数喷嘴；喷油压力圣孔径变化最为敏感，高压喷射供油系统设计中，应注意防止２次喷射及穴蚀的产生。     

喷油过程计算中空泡模型的新探索

出现空泡后的计算是喷油过程计算中的一大难题。本文对此进行了一些新的探索,提出了处理空泡问题的喷油过程三阶段模型,对空泡流动的物理状况进行了描述,给出了一套简单适用的计算方法以及二次波声速的实取法,并以基于实测油管压力计算喷油规律为例,对所提模型进行了验证。结果表明,该模型对出现空泡后的二次喷射有满意的预测效果。     

一体化外置式换热器的物料流动特性

对循环流化床锅炉一体化外置式换热器在单边运行时的物料流动特性进行了冷态试验研究.结果表明:该外置式换热器具有很好的自平衡特性;各仓室流化风速的改变会引起颗粒夹带速率及各仓室压力分布的变化,通过调节各仓室的流化风速可以很好地控制进入外置式换热器和回料密封的物料流量.同时,还建立了孔口两侧压差与通过孔口处的固体流率之间的经验关系式,并定义了孔口流量系数.试验数据表明:所建立的关系式可以很好地用于预测固体流率与孔口压降之间的关系.     

基于动量法的喷油规律特性研究

动量法测喷油规律的基本原理是通过测量油束与压力传感器表面的冲击力,利用动量定理计算传感器表面处的油束流量,进而由质量守恒定律推导出喷孔处的流量。实验在高压油泵试验台上进行,以EFSMIQ单次喷射仪为喷油控制核心,通过压电传感器测量传感器距喷孔距离及喷油压力不同时的喷雾油束的冲击力信号,得到动量法的测量结果,再将所测得的喷油规律与相同条件下Bosch长管仪的测量结果相对比,动量法与Bosch长管法测量结果相近。     

Experimental study on induced accelerated combustion of premixed hydrogen-air in a confined environment

The study on induced accelerated combustion of premixed hydrogen-air in a confined environment is of great significance for the efficient utilization of hydrogen energy in internal combustion engines. The accelerated flame induced by the orifice plate is more stable and easy to control, which is beneficial to achieve controlled and rapid turbulent combustion. In this work, the accelerated combustion process induced by the orifice plate, and the influence of the orifice structure and initial conditions on the flame propagation and combustion characteristics were investigated by constant volume combustion bomb and schlieren method. The results show that the combustion process induced by the orifice plate consists of three stages: the initial stage of propagation, the accelerated stage of the orifice plate, and the end combustion stage. The reduction in aperture induces greater turbulence intensity and increases the perturbation of the orifice plate to the flame, resulting in a substantial increase in flame propagation speed through the orifice plate. As the initial pressure and the equivalence ratio increase, the velocity of turbulent flame induced by the orifice plate and the change rate of the velocity before and after the orifice plate increase. As the initial temperature increases, the turbulent flame propagation velocity does not change much, and the velocity change rate before and after the orifice plate decreases. The effect of the initial conditions on flame acceleration induced by the orifice plate is essentially the influence of flame propagation speed and instability. The greater the flame propagation speed and the stronger the flame instability, the stronger the induced turbulence and the greater the influence of the turbulent flow disturbance, and the greater the velocity of the turbulent flame induced by the orifice plate. There exists an optimum aperture for the shortest combustion duration at any initial conditions, but the optimal diameter is not sensitive to changes in initial conditions. The effect of orifice-induced combustion acceleration is remarkable, and the combustion durations induced by each orifice plate are shortened by more than 50%.     

针阀运动对断油阶段空化和倒吸的影响

基于流体体积函数(volume of fluid,VOF)模型和动态重叠网格技术对柴油机喷油嘴断油过程中燃油流动特性进行了三维动态模拟。并通过可视化试验对透明喷嘴断油前后的流动进行了试验研究,着重分析了针阀运动对空化和倒吸的影响,其数值模拟与试验一致。结果表明:在针阀落座过程中,喷孔先于压力室发生空化现象,但二者最大空化量表现为压力室大于喷孔;通过对空化和倒吸进行量化分析证实空化溃灭后导致喷嘴内的压力降低是引起空气倒吸的原因;同时对3种不同针阀落座速度喷嘴内的空化和倒吸展开研究,结果显示3种喷嘴压力室内的空化量随针阀运动速度增大而增大,而喷孔内空化量基本相等;最后,通过理论推导得出了反映断油过程中喷嘴内空化的新空化数,解释了喷嘴内产生空化的机理,及针阀运动对喷嘴内空化和倒吸影响的原因。     

直喷式柴油机高压喷射特性的研究

结合国产６１１０柴油机高压喷射技术的实用性开发，研究了供油系统中喷油泵，高压油管和喷油嘴对喷油压力的影响，并以激光纹影高速摄影和激光粒子尺寸分析仪，测量了喷油压力４０－１００ＭＰａ变化时的喷雾特性。结果表明：实现高压喷射的有效措施是采用多孔数，小孔径喷嘴，小孔径喷嘴在高喷射压力下，喷注的贯穿度和喷雾的破碎期减少，雾化改善。     

共轨柴油机不同喷孔形式对燃油喷雾及燃烧特性的影响

采用CFD软件,基于欧拉法和拉格朗日离散法分别模拟喷油器内部流动及喷射特性,并将喷射计算结果导入燃烧模型实现联合仿真。仿真计算不同喷孔形式的喷射特性,得到了其内部速度、压力、气相体积分数(空穴)及喷雾场。仿真结果表明:在相同轨压下,小孔径喷孔油滴速度较大、贯穿距长、喷雾锥角小;燃烧湍流动能大,且较多soot打在气缸盖上,影响柴油机的可靠性。     

二甲醚燃料喷射过程的试验研究

系统研究了二甲醚 (DME)燃料的喷射过程 ,测试了不同工况下的油管泵端压力及嘴端压力、喷油器针阀升程和油管中燃料的音速。试验结果表明 :在供油提前角、转速和负荷相同的情况下 ,燃用二甲醚时油管泵端和嘴端压力的上升和下降速度、压力峰值都比燃用柴油时低 ;油管中 DME的音速远低于柴油 ;随着负荷的下降 ,DME的音速下降 ,且下降的速率远比柴油的大。与柴油相比 ,二甲醚的喷射延迟期和喷射持续期长 ,喷射始点的循环变动较大。