喷射策略对柴油转子发动机缸内燃烧过程的影响

针对直喷式柴油转子发动机缸内工作过程,基于FLUENT软件建立了耦合正庚烷简化机理的二维计算模型,并利用文献数据验证了模型的可靠性。设定喷射持续期不变,对比分析了单次或二次喷油时喷射时刻对燃烧过程的影响。研究结果表明:单次喷射时,缸内压力和缸内温度随喷射时刻的推迟而逐渐提高;喷油提前角为40°CA时CO生成量较高而NO生成量最低。二次喷射时,设置预喷时刻为-40°CA,随着主喷时刻的推迟缸内压力变化不大,CO生成量逐渐降低;当预喷时刻为-40°CA,主喷时刻-8°CA时,与单次喷射时刻为-40°CA相比,保持了较高的缸内压力,CO生成量降低了25%以上,NO生成量有所升高。     

进气道喷射乙醇柴油引燃的燃烧特性可视化

在一台光学发动机上,针对进气道喷射乙醇、柴油引燃的双燃料模式,通过改变引燃柴油的喷射脉宽和喷射定时,对燃烧特性进行了试验.研究发现:与纯柴油试验结果相比较,双燃料模式时,由于乙醇蒸发吸热的作用,缸内温度有所降低,受此影响,压缩压力降低0.3~0.5,MPa,滞燃期增加10~15°,CA,火焰呈明显的蓝色.并且,在试验条件下,引燃柴油的喷射提前角为上止点前16°,CA时,燃烧图像为典型的柴油引燃乙醇燃烧过程,最高燃烧压力对应的相位为上止点后9.6°,CA,50%累积放热对应的相位为上止点后9.1°,CA,说明燃烧效率较高.     

燃油喷射补偿对柴油CI-HCCI燃烧模式切换过程的影响

针对CI-HCCI双燃烧模式柴油机在燃烧模式切换过程中容易出现平均指示压力(IMEP)波动,工作平顺性差的问题,开展了等负荷燃烧模式切换过程中的燃油喷射补偿策略改善切换过程的平顺性研究.分析了燃烧模式切换过程中的燃烧与工作平顺性特性,探讨了首循环喷油量补偿系数、过渡循环数和喷油量补偿速率对HCCI燃烧负荷下限切换的IMEP波动率的影响规律,优化结果表明采用1.06首循环喷油量补偿系数、3过渡循环数和略小于线性递减补偿速率的喷油方式,可以有效地改善切换过程工作的平顺性,IMEP波动率较直接切换降低73.3%.     

柴油双喷射撞击喷雾和燃烧可视化研究

利用高速相机基于纹影法获取上置喷油器和侧置喷油器在单独喷射和垂直喷射状态下的喷雾和燃烧火焰发展图像。柴油喷射压力设置为80、120、140 MPa,环境背压设置为4 MPa,环境温度在喷雾和燃烧研究中分别设置为500 K和800 K。结果表明：随着喷射压力的增加,不管是单独喷射还是垂直喷射,喷雾贯穿距和面积均增大;垂直喷射状态下,两油束碰撞后损失部分能量,导致其喷雾面积小于两单独喷射状态下的喷雾面积之和。采用双色法研究不同工况下燃料燃烧特性,结果表明：在喷射后1.50～3.50 ms的燃烧稳定时期内,随着喷油压力的提高,各喷射状态下的火焰面积均增大,燃烧温度提高,碳烟生成量降低;垂直喷射状态下的火焰面积小于两单独喷射状态下的火焰面积之和,燃烧温度和碳烟生成量均高于两单独喷射状态。     

柴油喷射压力对柴油/甲醇二元燃料发动机燃烧和排放影响的试验研究

在一台增压中冷电控共轨柴油机上,研究了柴油喷射压力对柴油/甲醇二元燃料(DMDF)燃烧和排放特性的影响。研究表明:柴油喷射压力较低时,DMDF模式压缩冲程的缸压要低于纯柴油模式,降幅随着甲醇替代率的增大而增大;而柴油喷射压力较高时,降幅较小,甲醇替代率为20%时的最大缸压要略高于纯柴油模式,且对应的最大放热率明显高于纯柴油模式和甲醇替代率为40%时。DMDF模式的NO_x排放量随着甲醇替代率的增加而降低,相同替代率时随着柴油喷射压力的增加而增加。CO和总碳氢(THC)排放量随柴油喷射压力的增加略有降低,随替代率的增加几乎线性增加。在低柴油喷射压力下,DMDF模式可以明显降低烟度,且排放量随着替代率的增加而减小,最多可减少约35%的碳烟排放。其他柴油喷射压力时,烟度随着甲醇替代率的增加而基本保持不变。     

喷射参数对柴油HCCI复合燃烧过程燃烧效率及散热损失影响的研究

在复合燃烧模式下研究了喷射参数对燃烧效率、散热损失和热效率的影响。试验结果表明,改变多脉冲喷射定时可控制预混燃烧放热幅度,影响NOx与HC和CO排放的折中关系。多脉冲喷射定时提前,NOx排放减少,但HC和CO增加,导致燃烧效率降低。在平均指示压力0 78MPa下,当采用复合燃烧模式,随主喷射后推,主喷射定时为3°CAATDC时,可获得最高燃烧效率,同时NOx排放仅为280×10-6,烟度为0 4BSU,相对此主喷定时,提前或拖后喷射都会使HC和CO排放增加,从而造成燃烧效率降低。     

气道喷射汽油机缸内燃烧过程的可视化研究

利用光学单缸机和高速摄像系统,研究了喷油正时对气道喷射汽油机暖机工况缸内燃烧过程的影响,并从不同喷油正时对缸内混合气形成影响过程出发,解释了出现的缸内燃烧现象。研究结果表明,气道喷射汽油机在暖机工况缸内燃烧过程会出现较多的扩散燃烧现象;不同喷油正时对应的雾化和燃油进入缸内的机理不同,所形成的混合气质量也有较大差异,导致出现不同的燃烧现象;在排气行程晚期、进气行程早期和压缩行程中期进行燃油喷射,缸内混合气燃烧过程中出现扩散燃烧现象较少。     

高喷射压力下柴油喷雾燃烧的试验及仿真

在定容弹中对高喷射压力下柴油喷雾着火燃烧开展试验及仿真,对不同喷射压力下喷雾蒸发过程及高压下柴油喷雾着火燃烧过程进行分析。结果表明：喷射压力越高,喷雾贯穿距越长,蒸发率更快,达到完全蒸发的时间越短。燃烧过程的仿真结果表明：喷雾着火呈现明显的双阶段特性,CH₂O质量分数和OH质量分数可分别表征第一和第二阶段着火;气相燃油达到高含量区时促发第二阶段成功着火。试验及仿真的碳烟呈现一致性趋势,浓碳烟主要集中在喷雾头部,与OH不同的是,碳烟在整个第二阶段的燃烧过程中持续存在。     

燃油温度对柴油喷射过程影响的试验

柴油机喷嘴内部流动对喷雾有重要影响,然而燃油温度又影响着燃油的物性,进而影响喷嘴内部流动,因而研究燃油温度对柴油机喷嘴内部流动及其喷雾的影响有重要意义.在自行搭建的比例放大喷嘴可视化试验台架上,基于高速数码和长工作距离显微成像技术,获得了单孔和双孔喷嘴的内流和喷雾可视化图像,研究了流量系数、空化长度随燃油温度的变化情况以及对空化和喷雾的影响,通过对比发现,燃油温度越高,空化初生对应的喷射压力越小,空化流动阶段,同样的喷射压力下,燃油温度越高,孔内的空化分布区域越大.同时燃油温度增加,其喷雾锥角也相应变大,并观察到了"线空化"和几何诱导空化同时存在的现象.     

径向密封泄漏作用下喷射策略对柴油转子发动机燃烧过程的影响

为进一步提升柴油转子发动机的性能,对柴油转子发动机缸内燃烧过程进行了研究。此外,考虑到转子发动机在实际工作过程中难以避免的径向泄漏,建立了一种考虑径向密封泄漏的周边进气转子发动机三维动态计算模型,并对模型进行了验证。结合该计算模型,研究了柴油喷射时刻和喷射持续期对燃料分布及燃烧过程的影响。结果表明：当喷射时刻为上止点前80°曲轴转角且喷射持续期为50°曲轴转角时可获得较好的燃烧和排放特性。与原方案相比,缸内峰值压力提升了11.38%,碳烟和CO生成量分别降低了78.71%和92.72%,NO_x和CO₂生成量有所增加。     

二次喷射比率及天然气替代率对柴油转子发动机燃烧过程的影响

针对直喷式柴油转子发动机缸内工作过程,基于Fluent软件以及耦合正庚烷简化机理建立了柴油转子发动机的动态仿真模型,并利用实验数据验证了模型的可靠性.在此基础上,对比分析了二次喷油比例及天然气替代率对燃烧过程的影响.研究结果表明:纯柴油工况下,预主喷射比例设置为6/4时缸内压力最高,同时获得了较少的CO和碳烟生成量.保持当量比为0.9,天然气替代率的增加使得缸内混合气的初期燃烧速度减缓而后期燃烧速度逐渐提高;采用6/4的预主喷射比例、掺混50%,天然气可以在保持动力性的同时,大大降低CO、碳烟的生成量,并较好地控制NO生成量.     

喷射时刻对柴油和汽油/柴油混合燃料低温燃烧的影响

使用纯柴油和一种汽油/柴油混合燃料在一台单缸柴油机上进行低温燃烧试验.通过调节燃油喷射时刻,研究了不同燃料的燃烧与排放性能.结果表明,这两种燃料的低温燃烧具有两阶段放热.在固定燃油喷射时刻的情况下,两种燃料具有类似的低温放热开始时刻,然而汽油/柴油混合燃料的高温放热开始时刻要迟于纯柴油燃料.主燃烧阶段的各个燃烧相位是线...     

汽油均质混合气柴油引燃(HCII)燃烧特性的研究

为探索大幅度提高汽油机热效率的途径，采用了一种汽油均质混合气柴油引燃(HCⅡ)的燃烧方式，结合发动机性能试验与可视化试验对HCⅡ的燃烧特性进行了初步研究。研究结果表明：HCⅡ燃烧方式的热效率显著高于汽油机，可以达到甚至超过柴油机的水平；在汽柴油质量比大于0．5时可保证无烟燃烧；随汽柴油比的增加，滞燃期增长，着火点位置由中心向周边拓展。     

内燃机燃烧压力振荡对燃烧过程影响的模拟研究

结合可视化发动机、高速摄影和激光剪切干涉测量设备拍摄的燃烧过程照片和获得的燃烧二维温度场,建立了燃烧室空腔模型,并将空腔声学模型划分为未燃区和已燃区,通过空腔声模态和瞬态响应研究,获得了燃烧室空腔在多点激励下的声场变化情况,结果表明,燃烧室空腔在多点激励下在未燃区产生局部压力集中现象,燃烧压力振荡可能是引起燃烧过程未燃区出现局部自燃现象的根本原因。     

十六烷值对甲醇/生物柴油燃烧过程的影响

通过添加十六烷值改进剂,配制了十六烷值分别为45.5、49.5、54.5的甲醇/生物柴油.在186,F柴油机上,测量了标定转速、最大转矩转速时,柴油机燃用柴油、甲醇/生物柴油的示功图,考察了十六烷值对柴油机燃烧过程的影响.结果表明,当甲醇/生物柴油的十六烷值从45.5增加到54.5,在标定工况时,滞燃期从12°,CA缩短到10°,CA,燃烧持续期从33°,CA增加到36°,CA,缸内最大压力从7.75,MPa增加到8.39,MPa,瞬时放热率峰值从39.97,k J/(°,CA)提高到42.68,k J/(°,CA);最大转矩工况时,滞燃期从12°,CA缩短到9°,CA,燃烧持续期从31°,CA增加到35°,CA,缸内最大压力从8.08,MPa增加到8.48,MPa,瞬时放热率峰值从36.13,k J/(°,CA)提高到41.37,k J/(°,CA).     

提高喷射压力改善130系列柴油机燃烧过程的研究

本文介绍了采用普通直列式喷油泵,通过提高启喷压力、提高供油速率和降低涡流强度的方法改善高速直喷式柴油机性能的研究结果。试验是在一台缸径为130mm、冲程为150mm的单缸试验机上进行的。试验结果表明,标定工况下的燃油消耗率比原机降低了7.9％,CO和HC分别降低了77％和31％,最高燃烧压力降低了O.7MPa,排气烟度也有所改善,仅NO_x增加了3.2％。低速时与原机相比,NO_x和CO均有较大幅度的改善,而其燃油消耗率基本保持不变。燃烧放热过程具有前期放热较缓,后期放热较急和燃烧持续期较短等特点。     

CO_2进气道和缸内喷射对柴油准HCCI燃烧的影响

通过开发的气体喷射系统,研究并对比了进气道和缸内喷射CO2对准均质压燃燃烧排放的影响.准HCCI燃烧由两段喷油实现.结果表明:随着缸内和进气道CO2循环喷射量的增大,缸内最高平均温度降低,燃烧相位推迟,最大压力升高率变化不大;NOX排放减小,HC和CO排放增大.等CO2喷射量下,NOx随着缸内CO2喷射始点的提前而减小;缸内喷射的HC和CO排放较进气道喷射的大.随着CO2循环喷射量的增大,进气道喷射的烟度开始变化不大,然后急剧上升;而缸内喷射的烟度变化不大.     

柴油压力喷射破碎特性试验研究

在压力喷雾试验中,观测到了一些液雾破碎现象：在喷嘴出口处,液射流旋转;液射流的完全破碎并不发生在与喷雾轴线相垂直的径向截面内,而是发生在某一螺旋截面上。据此作者提出了一种液射流破碎的物理模型。试验中还发现了一种新的破碎长测量方法,本文报告了这些试验结果。     

用双色法研究进气道喷射乙醇柴油引燃时的燃烧过程

利用高速彩色CCD摄像机的3个单色通道信息进行了双色法计算温度和KL因子的可行性研究，并用乙炔火焰对计算结果进行了验证，讨论了不同双色组合对测试精度的影响。在一台可视化发动机上对进气道喷射乙醇柴油引燃时的燃烧过程进行了分析，结果表明：随着乙醇喷入量的增加，燃烧火焰面积减小，温度及代表碳烟浓度的KL因子也相应下降，说明乙醇对柴油燃烧过程中碳烟的生成有抑制作用。