某高压共轨柴油机非道路国三排放控制研究

对某型高速柴油机采用电控高压共轨技术方案,分析燃烧室的几何形状对柴油机缸内燃烧的影响,借助Fire软件对燃烧室进行仿真分析,模拟缸内燃烧温度、燃油当量比分布等,设计满足高混合速率的凸台燃烧室,以优化共轨柴油机缸内燃烧过程.结合台架标定试验,对共轨系统燃油喷射策略进行优化和调整,包括柴油机所有工况的喷油规律、喷油压力、喷...     

吊钟型涡流室内喷油和燃烧过程的研究

本文介绍利用高速摄影技术对S195型柴油机吊钟型涡流室内燃料不着火状态下的喷油过程和工作状态下的燃烧过程进行的详细研究。文中还对比了实际涡流室内的喷油过程和无旋流压力模拟容器中的喷油过程;结合测录的示功图和计算的放热规律对燃烧过程进行了分析;探讨了转速对喷油和燃烧过程的影响。通过分析,揭示了吊钟型涡流室内喷油和燃烧过程的基本特征。     

基于遗传算法的直喷式柴油机燃烧系统参数优化分析

应用CFD软件Fire对直喷式柴油机缸内工作过程进行了多维仿真研究,在前期正交设计优化的基础上,进一步选取涡流比、喷油压力、喷油提前角和油束夹角4个参数,以动力性为优化目标,应用遗传算法进行了全局优化。研究结果表明:正交设计优化和遗传算法优化均能大幅度改善原型机的燃烧过程和性能,其指示功率分别比原型机提高了10.3%和11.1%;与正交设计优化方法相比,遗传算法优化结果燃烧持续期更短,燃烧效率更高。     

基于CFD的增压柴油机不同喷油提前角的排放影响分析

在考虑进气涡流比的情况下,对某490增压直喷柴油机不同喷油提前角下的缸内喷雾及燃烧过程进行了三维CFD模拟,给出了4种不同喷油提前角时的缸内火焰、NOx和Soot的时空分布.计算和分析了不同的喷油提前角下,上止点前后喷入缸内的油量比例、着火时刻、上止点温度、最高燃烧温度等对燃烧与排放物的影响.结果表明上止点前后的油量比例对排放有较大影响,对于该机型在喷油提前角较小的情况下,应考虑适当减小喷油锥角以充分利用燃烧室底部的空气.仅靠喷油提前角的变化并不能同时降低NOx和Soot的排量,并通过性能与排放试验进行了验证.     

对置二冲程柴油机喷油规律曲线对燃烧过程影响的仿真研究

针对对置二冲程柴油机喷油系统与传统柴油机的不同,研究了不同喷油规律曲线形状对发动机燃烧性能的影响,探索适合对置二冲程柴油机燃烧系统的喷油规律。利用AVL-FIRE建立了对置二冲程柴油机缸内过程仿真模型,计算得到了不同喷油规律曲线形状下发动机燃烧性能。分析计算结果表明:矩形喷油规律的滞燃期最短;矩形喷油规律和梯形喷油规律最高燃烧压力点更靠近气缸容积最小点,因此等容度高;梯形喷油规律的缸内最高燃烧压力最大,NO质量分数最高而碳烟质量分数最低。     

CZ175F-1型柴油机燃烧过程数值模拟研究

以CFD软件为计算平台,对CZ175F-1型直喷式柴油机在额定转速工作下进行了缸内燃烧过程的模拟计算,研究了不同喷油夹角、喷油提前角以及不同的进气涡流比对燃烧过程各参数的影响,并提出了优化建议。     

喷油压力对柴油机喷雾、混合及燃烧特性影响的数值模拟研究

基于对某型直喷式柴油机缸内工作过程的多维数值模拟,研究了喷油压力对燃油喷雾特性、油气混合特性、燃烧特性及柴油机性能的影响规律。结果表明：提高喷油压力,喷雾粒度越细,燃油蒸发速度加快,油气混合的速度和均匀度均得到改善,缩短了燃烧持续期,提高了循环热效率,但是平均压力升高率呈线性增加,影响工作过程的稳定性。     

甲醇缸内直喷分层充量燃烧系统的匹配与性能研究

综合缸内直喷发动机壁面引导、喷雾引导和气流引导分层燃烧系统的特点,在1台4缸柴油机改造的火花点火缸内直喷式甲醇发动机上,开发了1种复合导流分层充量燃烧系统.对影响燃烧系统性能的导流面位置、油束的空间分布、涡流比(Ω)、喷油定时(θfj)、点火定时(θig)、喷油器启喷压力(VOP)等主要参数进行了数值模拟和试验优化研究.结果表明:甲醇缸内直喷分层燃烧发动机可以实现过量空气系数(φa)为2.23的分层燃烧,在转速为1 500 r/min、平均有效压力为(pme)0.45 MPa时,有效热效率(ηet)达29.7 %.该甲醇发动机虽然对进气涡流比非常敏感,但循环变动小,在宽广的工况范围内能稳定燃烧,较好地实现了分层燃烧系统的优化匹配.     

某型中速柴油机降低NOx生成与排放的改进研究

在测试与数值模拟的基础上,对某型中速柴油机提出改进方案,并进行了改进方案下的燃烧排放测试和缸内燃烧、排放过程的数值模拟,得到了缸内温度、压力以及NOx生成与排放量的变化过程.研究表明:改进方案的计算结果和台架试验结果较好吻合;对该机型实施的适当推迟喷油提前角,缩短喷油持续期的改进方案,可使NOx排放修正值由改进前的11...     

船舶中速柴油机喷油正时优化研究

以船用中速柴油机为研究对象,采用计算机仿真和台架试验相结合的方法对喷油正时进行优化。首先基于相应机型的理论参数设计模拟工况,通过模拟结果分析缸内燃烧与污染物排放,得到理论值范围内的最优喷油正时。根据最优值进行台架试验,验证最优的喷油正时参数。模拟结果表明：缸内燃烧过程中心相位会随着喷油正时的提前而前移,但总体的燃烧持续期变化不明显。缸内最高燃烧压力会随喷油提前角加大而增加,在上止点前8°和上止点前9°出现明显增量,喷油提前角继续增大,压力变化不明显。模拟排放数据表明上止点前10°喷油正时工况中,污染物排放性能达到最佳。台架试验结果证明,上止点前10°喷油正时的试验工况中,缸内循环效率和污染物排放性能达到最佳。     

柴油机混合气形成条件对瞬态火焰温度和碳烟质量浓度影响的研究

进气涡流强度、喷嘴的喷孔直径与个数、喷油压力等直接影响直喷式柴油机燃烧室内混合气形成与燃烧过程的进行，从而影响柴油机的动力性、燃油经济性和碳烟排放。作者用同步光导纤维四色法测量系统，研究了进气涡流、喷孔直径和个数对燃烧过程中火焰温度和碳烟浓度的影响。本文介绍的是所进行的研究工作和得到的结果。     

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。     

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。     

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．     

低速二冲程船用柴油机耦合涡流影响的现象学喷雾模型研究

为了更深入地研究低速机缸内涡流对喷雾的影响,开发新的现象学模型并进行了优化计算。该模型在传统的广安博之多区现象学模型之上加入了涡流效应。在模型中,涡流与喷雾的相互作用被分成两个阶段:一是喷雾破碎前空气与喷雾的互相撞击,二是喷雾破碎后的空气的混合与卷吸。根据这两个阶段不同的物理作用,结合动量守恒定理的推导,可以计算出这两个阶段中喷雾被涡流偏转的速度,从而与喷雾的原速度合成得到喷雾与涡流互相作用的合速度。在这个过程中,开发了液滴蒸发、空气卷吸等子模型使计算更接近实际情况。经过与文献中的试验数据进行对比,发现所开发的模型在不同工况(3MPa～9MPa,400K～900K)下对喷雾贯穿距与形态等参数都具有良好的预测效果。通过模型进一步探索了喷射角度对喷雾贯穿距与形态的影响,为后续低速机喷雾优化提供了理论依据。     

BH175F1涡流室式柴油机工作过程的数值模拟

为改善湖南新滨湖发动机有限公司的BH175F1型单缸风冷涡流室式柴油机的性能,利用AVL-FIRE程序对其缸内工作过程进行了数值模拟研究。研究结果揭示了燃烧室内的平均温度和压力的变化,涡流室内一次涡流、二次涡流的形态和位置等相关信息,以及燃油喷雾扩散和混合气形成过程的特点。此外,还探讨了油嘴安装角度对混合气形成及燃烧过程的影响,发现了油嘴安装角度偏离对称面可以获得更加均匀分布的混合气,确定了可以使燃烧持续期缩短将近5°CA的油嘴安装角度。     

进气涡流比对直喷式柴油机油束碰壁过程影响的研究

本采用高速摄影技术，研究了小型直喷式柴油机缸内空气运动对油束碰壁过程的影响。研究结果表明，在小型直喷式柴油机中，燃油壁面喷射的反溅作用是燃油雾化过程中的重要阶段。油束在碰壁过程中，其锥角及贯穿速度均发生变化。不同的进气涡流强度，壁面油束的形状及其发展速度均不同，顺涡流方向壁面油束的扩展速度较快，随着涡流强度的增加，壁面油束只出现在顺涡流方向。空气涡流对燃油与空气混合的促进作用主要发生在油束与燃烧     

一种新的小缸径柴油机单孔直喷燃烧系统的研究

小缸径柴油机燃烧系统直喷化已经成为发展趋势，但仍面临实现柔和运行及降低有害排放产物的难题，燃烧室周边混合式燃烧系统具有工作柔和，变速适应性好等优点。但由于形成较多的壁面面膜，而使燃烧速率低，ＨＣ和微粒排放品质差，为此，本研究了旋转流场中轴针喷嘴油束扩展与混合的特性，提出了利用油束撞壁效应加速混合，改善燃烧过程的概念。在Ｓ１９５涡流室柴油机基础上设计了一种新的单孔直喷式燃烧系统。研究结果表明，该系