燃油系统参数对柴油机燃烧及排放影响的研究

采用CFD数值模拟方法研究了柴油机燃油喷射系统参数--喷孔直径、喷雾夹角等对柴油机燃烧过程及排放的影响.研究结果表明,喷孔直径对缸内速度场影响较大,较小的喷孔直径可以促进缸内充量的混合.喷孔直径越小,缸内高温区域出现越早,而且高温区域范围越大.随着喷孔直径的减少,碳烟排放降低,Nox排放升高.改变喷雾油束夹角对缸内压力和温度影响不大,但是影响到喷雾油束的落点位置.落点位置过高,则油束喷入气缸余隙较多,燃烧质量较差,生成较多碳烟;落点位置过低,则油束喷到燃烧室凹坑底部,导致油滴沉积在温度较低的燃烧室底面上,碳烟排放恶化.     

进气压力对柴油机缸内碳烟颗粒微观形貌的影响

采用全气缸取样系统获取不同进气条件下柴油机燃烧过程中的缸内碳烟颗粒,运用透射电子显微镜(TEM)测量碳烟样品在微观尺度下的二维形貌,并计算碳烟颗粒的分形维数和碳烟基本粒子直径,进而研究不同进气压力对柴油机缸内碳烟颗粒物微观形貌的影响.结果表明:在碳烟生成主导阶段,进气压力的升高会增大生成的碳烟基本粒子的平均直径;而在碳...     

喷孔直径对直喷式柴油机碳粒生成过程的影响

介绍喷孔直径对直喷式柴油机碳粒生成过程影响的试验研究及结果。试验在倒拖的单缸试验机上进行,采用了同步高速摄影技术。研究结果说明：喷孔直径影响着火位置。减小喷孔直径可加速碳粒燃烧扩展过程,提高碳粒燃烧速率,进而可降低柴油机的碳粒排放量。     

喷油系统参数对柴油机燃烧过程的影响

试验研究了喷油系统的柱塞直径喷孔直径和喷孔数等对有强涡流的直喷式柴油机燃烧过程的影响。分析了这些参数之间及其与涡流强度的制约关系。得出了１３０柴油机在较低涡流强度下，选用５×０．３×１０４°喷油嘴的１２ｍｍ直径柱塞可获得良好的发动机性能。     

对柴油机用轴针式喷油器实现直喷燃烧的分析

从研究Elsbett“双热区”隔热直喷燃烧系统（DuothermicCombustionSystem）出发,分析了喷雾贯穿。喷孔直径、喷油器安装位置、铰接式铸铁活塞、采用机油冷却及增压等对混合气形成及燃烧过程的影响。认为,适当增加进气涡流强度、缩小喷孔与轴针之间的配合公差、采用铸铁活塞头部、以机油作为冷却介质、实现高温冷却等措施,有利于改善小缸径柴油机混合气形成及燃烧过程。“双热区”燃烧系统对采用轴针式喷嘴实现小缸径柴油机的直喷燃烧有许多值得借鉴之处。     

进气涡流和喷油系统参数对大功率柴油机混合气形成的影响研究

通过对大功率柴油机的油气混合及燃烧过程进行三维数值模拟,定量研究了进气系统和喷油系统的参数对混合气形成的影响。结果表明：进气涡流通过加速空气掺和到喷注中的过程,增强空气与油滴的相对运动,加速空气向油滴的传热等促进燃油与空气的混合;喷孔数通过影响燃油的贯穿距离以及空气夹带量进而影响油气的混合。利用燃油质心的偏转角和燃油质心贯穿距离定量表征进气涡流以及喷孔数对油气混合的影响。     

喷油嘴孔径和进气涡流对柴油机燃烧特性影响的数值模拟分析

柴油机燃油系统和进气系统是决定发动机性能的关键因素．本文应用三维CFD模拟软件FIRE和燃油喷射模拟软件HYDSIM对柴油机建模、仿真计算,分析了喷油嘴孔径大小和进气涡流强度对柴油机燃烧特性的影响。结果表明,这些参数对柴油机做功及碳烟、NOx排放的影响明显。     

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。     

高原环境下喷孔直径对不同掺混比生物柴油燃烧与排放的影响

以高原高压共轨柴油机为研究机型,根据台架试验和发动机结构参数,运用AVL Fire构建其三维计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)计算模型并进行模型验证。在海拔1 890m高原大气环境下,对B0、B10和B100三种燃料发动机采用0.10mm、0.15mm和0.20mm孔径直径喷油器时的燃烧过程与排放特性进行仿真模拟对比研究。计算结果表明:对于三种燃料,随着喷孔直径减小,燃烧始点提前,燃油消耗速率与累计放热率升高,缸内燃烧温度和OH活性基浓度增大,燃空当量比降低,NO排放增加,碳烟和CO排放则减小;随着喷孔直径增大,B100的燃烧消耗速率低于B0;采用相同喷孔直径时,NO随着生物柴油掺混比增大总体升高,B100的碳烟和CO排放明显低于B0,而B10的碳烟随着喷孔直径增大稍高于B0。     

进气加湿耦合涡流比对船用柴油机燃烧和排放的影响

针对某一款四冲程船用柴油机,利用商业模拟软件AVL-Fire建立柴油机三维数值模型,研究进气加湿耦合涡流比对燃烧的影响以及改善NOx和碳烟折中关系的潜力,给出优化方案,得到满足TierⅢ排放法规的技术路线并保证指示燃油消耗率增长在2%以下.结果表明,加湿率增大,缸内温度和压力的峰值均降低,且最大降幅都约为2%;滞燃期延长,燃烧重心后移,对燃烧热效率不利.缸内温度和进气氧浓度的下降有效降低了NOx排放,最大降低幅度约为56.7%.一定的涡流比可以促进油气混合,而太大的涡流比会降低油束贯穿距,使喷雾前端偏转角度增大,影响油气混合.涡流比的增大对NOx和碳烟的排放形成先增后降的影响,在涡流比为0.5时碳烟排放最低.此外,对各种进气加湿率和初始涡流比获得的结果进行优化,其中有9种算例同时降低了NOx和碳烟排放,并且在初始涡流比为0.50时,加湿率100%和80%的两种方案满足TierⅢ的排放标准.     

涡流运动降低柴油机混合气浓度及碳烟排放的数值分析

为了揭示涡流运动对柴油机混合气形成及碳烟排放的影响规律，采用经过实验验证的喷雾及湍流模型，用CFD数值分析软件对某车用柴油机燃烧室内不同涡流条件下柴油喷雾的混合气浓度、速度矢量场、燃油液滴空间分布及油束特性进行了模拟计算．模拟结果表明，当涡流比从0到5．0依次增大时，过喷孔轴线的铅垂面内喷雾浓度场局部浓区燃空当量比逐渐降低，而过喷孔轴线且与铅垂面垂直的平面内喷雾浓度场局部浓区的燃空当量比则先降后升，而不是逐渐下降．只有合理选择剖切平面，即选择过喷孔轴线且与铅垂面垂直的平面，才能正确评价涡流运动对燃烧室内混合气浓度分布及碳烟形成区域分布的影响规律．组织燃烧室内气流运动，须兼顾与气缸轴线垂直的水平面内的涡流运动和过气缸轴线的铅垂面内的湍流或滚流运动．涡流比太大，铅垂面内的湍流或滚流太弱，会削弱喷雾射流对燃烧室底部空气的卷吸，降低燃烧室底部的空气利用率．随涡流比增大，射流顺涡流方向的弯曲度增大，不同喷孔的油束会发生相互干涉，在靠近气缸中心的区域内形成局部浓混合气，不利于降低碳烟排放．对具体的燃烧室结构和喷油系统，合理匹配涡流运动十分必要．     

进气涡流比对直喷式柴油机喷雾,燃烧和碳粒变化历程的影响

采用双成象技术研究了不同进气涡流比时直喷式柴油机喷雾、燃烧和碳粒变化历程。大量的研究结果表明：直喷式柴油机燃烧涡流从缸心向侧壁发展，更接近刚性涡特性。当涡流比高达4．5时，着火瞬间油束之间拥有空气的面积还相当多；涡流比过高，油雾和早、中期的火焰被局限于活塞凹坑内，这导致了气缸内空气利用率降低和燃烧后期碳粒增多。     

高强化柴油机涡流比与喷油压力匹配的多维燃烧模拟研究

采用CFD模拟软件FIRE对高强化柴油机缸内工作过程进行了模拟,分析了涡流比和喷油压力对缸内燃烧过程的影响。在此基础上对涡流比和喷油压力进行了综合优化匹配模拟,为小缸径柴油机燃烧系统的设计提供了理论依据。     

直喷式柴油机燃烧室形状对碳粒形成过程影响的试验研究

本文介绍了作者采用可视化技术和图象分析技术研究直喷式柴油机燃烧室形状对燃烧室内喷雾场和燃烧碳粒场影响的研究结果。分析了四角形燃烧室和盆形燃烧室喷雾发展历程和燃烧碳粒场发展历程，找出了四角形燃烧室碳粒排放量较低的原因。     

燃油碰撞形成混合气在直喷式柴油机上的应用

介绍一种新型直喷式柴油机燃烧系统。在普通轴针式喷油嘴头部加装一挡块，燃油束经其撞击后，部分燃油向垂直于轴针方向四周扩展，增大燃油与空气的接触面积，加快燃油与空气的混合速率，实现了在较低涡流比条件下用单孔轴针式喷油嘴进行直喷式燃烧。实验在一台卧式单缸柴油机上进行。结果表明，该燃烧系统可行，对燃油品质要求不高、工作可靠、起动性好。     

模拟探讨喷油嘴孔径及孔数对柴油机燃烧特性的影响

应用三维CFD模拟软件FIRE、发动机热力循环模拟软件BOOST以及燃油喷射模拟软件HYDISM,对喷油嘴孔径及孔数对柴油机燃烧特性的影响进行了模拟探讨。结果表明,喷孔直径和数目影响燃油的喷雾质量和油气混合质量,进而影响燃油耗量及碳烟、NOx的排放。     

缸内空气运动对直喷式柴油机喷雾特性影响的研究

本文采用高速摄影，利用激光衰减法，研究了小型直喷式柴油机缸内燃油雾特民生，特别是在缸内空气运动对燃油喷雾特性影响方面，进行了比较详细的研究，研究结果表明，在柴油机狭小的燃烧室内，自由喷雾得不到充分发展便得快与燃烧室壁面发生碰撞，故油束的锥角比较小，燃油的密集程度比较高，受空气涡流吹拂而发生弯曲的程度很小，较强的空气涡流会降低喷雾的贯穿速度。     

燃油性质与喷油参数对陶瓷隔热复合机燃烧过程的影响

摘要在定容燃烧装置与B1135型单缸机上,对陶瓷隔热复合机的燃烧过程进行了试验研究.结果表明,由于陶瓷隅热复合机的压缩终点温度和压力很高,使滞燃期过短,空气粘度高,着火点在喷油嘴孔口附近,初期火焰横贯喷注,使空气与燃油混合条件差,因而仍沿用常规发动机燃烧系统参数时,燃烧过程恶化、燃油消耗率上升.采用减小喷油嘴孔径、增多喷孔数以改善空气与燃油的混合条件,以及采用低16烷值、低粘度燃油以获得滞燃期加长、着火点远离孔端等措施.对改善陶瓷隔热复合机燃烧过程具有良好的效果.