壁面碰撞对柴油油束扩展及着火特性的影响

本文介绍以一压力观察室研究壁面碰撞对柴油油束特性的影响,采用纹影摄影法及光导纤维技术确定油束的扩展过程、着火延迟及着火位置,并在柴油机工作条件下分析了壁面温度、壁面与油束相对位置及空气温度的影响。统计结果表明,在较高壁面温度时油束可以在壁表面首先着火;减小油束碰撞角度,增大壁面与油嘴的距离或提高空气温度可降低壁面对油束着火特性的影响。     

直喷式柴油机喷油嘴、进气涡流和燃烧室几何尺寸的匹配研究

直喷式柴油机燃烧过程的性能研究及模拟计算表明，混合气形成的好坏将直接影响柴油机的经济性、动力性和排放指标。而影响直喷式柴油机混合气形成的主要因素有：油束动能、空气运动能量和燃烧室几何尺寸。本文将结合６１３Ｑ型柴油机提高性能的研究，浅谈直喷式柴油机喷油嘴、进气涡流和燃烧室几何尺寸的匹配研究方法，并着重阐述前两者的匹配关系     

直喷式柴油机喷油嘴,进气涡流和燃烧室几何尺寸的匹配研究

直喷式柴油机燃烧过程的性能研究及模拟计算表明，混合气形成的发了坏将直接影响柴油机的经济性，动力性和排放指标，而影响直喷式柴油机混合气形成的主要因素有：油束动能、空气运动能量和燃烧室几何尺寸。本文将结合６１３０Ｑ型柴油机提高性能的研究，浅谈直喷式柴油机喷油嘴，进气涡流和燃烧室几何尺寸的匹配研究方法，并着重阐述前两者的匹配关系。     

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     

柴油机分段喷射下混合气形成及其对燃烧排放的影响

基于数值模拟计算,研究了不同预喷策略下某非道路直喷柴油机混合气形成和燃烧过程,分析了挤流和涡流对主、预喷燃油当量比分布和燃烧的影响。结果表明:适当的主预喷间隔(20°)能够使预喷燃油在挤流带动下进入燃烧室凹坑;适当强度的进气涡流比(1.5～2.0)能使预喷油束偏转并在相邻两束主喷油束之间燃烧。二者都可以改善主喷和预喷油束的重叠,并且可以充分利用预喷燃油的放热量促进主喷燃油的混合和提升燃烧速率。优化喷油策略结合适度的进气涡流可以提高发动机功率,降低碳烟排放,但会使NOx排放增加。     

中小缸径直喷式柴油机喷雾特性的研究

本文利用激光阴影法和气体模拟方法研究了中小缸径直喷式柴油机受限喷雾特性。实验发现燃烧室壁面对油束发展的干涉对柴油机燃空混合过程具有重要影响。当油束与壁面撞击时，，出现一个强化紊流混合的过渡过程。此时喷雾锥角增大，空气卷吸率提高。当油束沿壁面发展时，存在很大的近壁浓度梯度，但由于近壁区域低紊流强度和低浓度脉动，油束在垂直于壁面方向上扩散率比空间油束径向扩散率低得多，使浓混合气集中于壁面，形成相对稳定     

二甲醚-空气混合气层流燃烧速度的测定

在定容燃烧弹中利用高速纹影摄像法系统地研究了不同燃空当量比和初始压力下二甲醚-空气混合气的层流燃烧特性.利用球形扩散火焰理论分析纹影照片,获得了不同初始压力和当量比下的二甲醚-空气混合气层流燃烧速率.结果表明：随着初始压力的增大,层流燃烧速率显著减小,层流燃烧速率的峰值向浓混合气侧偏移.拉伸层流燃烧速率随拉伸率的增加而增加,拉伸层流质量燃烧速率随拉伸率的增加而减小.根据球形扩散火焰模型得到混合气的马克斯坦长度值表明：在各初始压力下,随着当量比的增加,二甲醚-空气混合气的马克斯坦长度值逐渐减小,火焰前锋面的不稳定性增加.     

预混合燃烧方式的混合气形成与燃烧的研究

本文通过高速纹影摄像技术对伞喷油嘴的喷注形态及混合气形成过程进行了研究：通过在Ｅ１５０型和１３５型试验机上的伞喷燃烧试验测取了示功图及性能参数，表明具有预混合燃烧的特点。     

改善开式燃烧室柴油机燃烧过程的研究

为了提高开式燃烧室柴油机的性能,首要的是改善预制混合气的燃烧过程以及紧接其后的主混合气的形成。我们用辅助油束分别在燃烧室内不同的地方先产生一种预制混合气。本文就是研究这种预制混合气燃烧火焰的扩展对柴油机性能、尤其是输出功率、烟度和NO浓度的影响。研究结果综述如下: (1) 如果辅助油束安排在主油束易着火区(例如主油束的前峰和中段),虽烟度下降,但柴油机功率也下降。因此最好是把辅助油束喷到在主油束根部的地方。 (2) 采用一只喷油器实现二级喷油的方法难以有效地改善柴油机性能。这是因为第一级喷入的燃料落在随后喷入的主油束易着火区。为提高二级喷油的效果,第一级喷入的燃料所形成的预制混合气中含油应当更稀薄些。这可在压缩冲程初期喷入辅助燃料实现之。     

预混合燃烧方式的混合气形成与燃烧的研究

本文通过高速纹影摄象技术对伞喷嘴的喷注形态及混合气形成过程进行了研究；通过在Ｅ１５０型和１３５型试验机上的伞喷燃烧试验测取了示功图及性能参数，表明具有预混合燃烧的特点。     

初始温度/压力对天然气层流燃烧速率的影响

在定容燃烧弹内利用高速纹影摄像法研究了不同初始温度和初始压力下不同当量比的天然气-空气混合气的火焰传播过程,并结合火焰传播照片分析了初始压力和初始温度对混合气层流燃烧速率的影响.研究表明,天然气-空气混合气的无拉伸火焰传播速率和无拉伸层流燃烧速率随当量比的增加先增大后减小,且最大值出现在化学当量比附近.火焰传播速率和层流燃烧速率均随着初始压力的升高而降低,随着初始温度的升高而提高.     

直喷式柴油机燃油撞壁特性及混合气形成研究

应用STAR-CD软件对燃油撞壁进行三维数值模拟,重点研究入射角度、环境压力和涡流比对撞壁特性和混合气形成的影响.结果表明,撞壁后燃油的二次雾化对燃油蒸发具有重要作用.随着壁面入射角度的增大,壁面油膜扩展面积增大,油膜从长叶形向扇形变化.随着环境压力的增高,燃油分布范围明显减小,但燃油堆积量和浓混合气的面积都会进一步减小,形成相对稀薄的混合气.涡流对燃油的影响主要发生在撞壁之后,随着涡流比的增大,形成大范围的稀混合气.涡流比过高,相邻油束的混合气将会发生干涉,造成燃烧质量下降.     

缸内直喷周向分层燃烧系统火花塞附近油束发展历程的试验研究

采用高速摄影技术研究了缸内直喷周向分层（简称DICSC）燃烧系统火花塞附近两根油历史潮流的发展历程。研究结果表明,喷雾混合过程中燃油碰壁、反弹现象非常明显,大多数燃油的雾化与蒸发产生于油束碰壁以后。靠近壁面处燃油浓度最大,向燃烧室中心方向浓度逐渐降低,沿周向、顺涡流方向形成了明显的由浓到稀的分层。因而,为了保证较好的着火稳定性,在DICSC燃烧系统中火花塞靠近壁面布置并处于油束下游一定角度比较合适,此外有浓度合适、易于点燃的混合气以便火焰能够顺利扩展。另外,还研究了不同涡流比和油束夹角下的油束发展历程。     

空气运动对小型直喷式柴油机着火前喷雾混合过程的影响

本在单缸试验柴油机上，采用同步摄影技术，研究了空气运动对不型直喷式柴油机着火前喷雾混合过程的影响。试验结果表明，进气涡流对油束的吹偏作用较小；提高涡流强度使油束保持不被“撕裂”的初始段减小，碰壁前油束端部平均速度降低，油束喷雾锥角增大。提高涡流强度还使油束背风面的“撕裂”程度加剧，顺涡流方向壁面油束扩展加快。着火前燃油喷雾沿燃烧室径向分布与涡流强度和在周向气流作用下油束碰壁后的“撕裂”程度有关。     

具有涡流喷油嘴的小型直喷式柴油机

在一个具有涡流喷油嘴的小型直喷式柴油机上,研究了涡流比和喷油嘴位置对混合气形成和燃烧过程的影响.涡流喷油嘴在针阀体外表面上有两道螺旋槽,其特征是喷注贯穿度不大,喷注锥角宽且油滴雾化均匀.由于油滴刚离开喷油嘴的喷孔后就朝着空气涡流方向偏转,且沿着燃烧室壁运动,所以涡流比和喷油嘴位置对混合气形成和燃烧过程的影响相当大.借助于气缸内观测和压力变化历程的分析,发现这两者对油滴和蒸气的分布和扩散燃烧的影响极大,但对发火的产生和预混燃烧的影响不大.     

轴针式喷油嘴燃油束撞击时雾化特性研究

在前期发动机台架实验和高速摄影实验的研究基础上,为进一步了解燃油束撞击法形成混合气及其在小型柴油机上实现直喷式燃烧的机理,用多次喷雾叠加摄影技术以及马尔文激光粒子分析仪对带挡块的轴针式喷油器的喷雾过程进行了研究。实验中对不同形状挡块以及不带挡块的油束形成过程进行了详细的观察,并对撞击前后的油滴滴径进行了测量。结果表明,燃油经撞击后可显著地增大油束扩散角,不同程度地影响了燃油束的贯穿度,但燃油束撞击前后的滴径变化不大。加深了对油束撞击现象、撞击油束雾化特点和混合气形成过程以及在小型柴油机内实现直喷式燃烧的认识。     

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．     

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。     

油束撞击法形成混合气在涡流室式柴油机上的应用

介绍了一种头部带挡块的轴针式喷油嘴在涡流室式柴油机上的应用。该喷嘴的特点是喷孔喷出的燃油直接撞击在挡块上，油束经挡块撞击在改变了方向的同时也产生油滴的二次雾化，从而达到既加大喷束与空气的接触面积，同时又限制了燃油喷进燃烧室中心的目的。发动机的台架试验表明，采用这种喷油嘴后，可以显著地改善原机的经济性和排放品质。在柴油机的标定工况下，比油耗和排气烟度分别降低４％和３０％。这种混合气形成方法为进一步提高柴油机的性能提供一个新的途径。     

碰撞型喷油嘴在柴油机上的应用

本文介绍形成碰撞式油束，其部加一挡块的轴针式喷油嘴在柴油机上应用的试验研究。该喷油嘴的特点是自喷同的燃油直接撞击在部挡块上，以其改变喷束的方向并产生油滴的二次雾化，从而达到加大喷束在空气中散布面积，提高燃民空气混合速率的目的。初步的试验研究结果表明，这种喷油嘴用于涡流室式柴油机，可以降低其燃油消耗率和排因度；用于直喷式柴油机，可以取代多孔喷油嘴使发动机良 地运转，但与多孔式油嘴的直式燃烧系统相比，