后喷策略对柴油机排放物生成影响的数值模拟

本文采用数值模拟的方法对某柴油机燃烧过程进行了研究,通过与试验的对比获得了可信的计算模型,基于确立的计算模型设计了9种不同的后喷喷射策略,分析了后喷喷油量及主后喷间隔角对排放性能及缸内流动燃烧的影响。结果表明：在一定范围内,随着后喷量和主后喷间隔角的增加,缸内燃烧放热规律及温度曲线的峰值降低,NOx排放降低。适当增大主后喷间隔角,加强了主后喷间隔期缸内气流的运动,能够促进Soot的氧化,但当间隔角过大时,一方面降低了缸内温度,另一方面使部分Soot扩散到活塞与缸套夹缝处,导致Soot难以氧化,致使Soot生成量增大。     

喷束夹角变化对柴油机燃烧过程影响的研究

以CFD软件为计算平台,数值模拟研究1105型直喷式柴油机不同喷束夹角的燃烧过程,预测了喷束夹角变化对动力性能和排放性能的影响。结论显示:喷束夹角减小,可以提高缸内平均压力和平均温度,改善燃烧室内温度场分布,但同时使NOx和CO的排放增加。因此,喷束夹角的选择需要均衡柴油机动力性和排放性两方面的因素。     

后喷策略对柴油机瞬变过程高负荷工况性能的影响

为了改善柴油机瞬变高负荷工况下缸内燃烧恶化和烟度骤升的问题,以8.6L车用重型柴油机为对象,开展了燃油后喷策略对瞬变工况性能的影响研究。试验研究了在柴油机瞬变过程的高负荷工况段加入后喷时不同后喷参数对瞬变工况性能的影响,并利用模拟手段分析了后喷对缸内燃烧状况、缸内气体的流动和碳烟排放的影响和作用机理。为了更好地说明缸内气体混合情况,引入氧气驱动能量这一概念。研究结果表明:在主喷燃烧阶段,氧气驱动能量对混合气的形成起主导作用;随着后喷油量增多,缸内气体扰动增加,缸内稀混合气比例增加,放热率第二峰值和第三峰值均提高且相位前移;后喷油量对NO_x排放影响较小。综合考虑指示热效率和碳烟排放,对于瞬变过程90%负荷工况,主后喷间隔为4°曲轴转角且后喷量25%时排放效果整体最佳。     

柴油机预喷燃烧数值计算研究

以KIVA-3为计算平台，数值模拟研究4气门直喷式柴油机不同预喷提前角的两段喷射燃烧历程。其结论是：上止点前150℃A以后的预喷提前角，其预喷与主喷柴油都以扩散燃烧为主；过大的预喷提前角将增加NOx生成和排放。     

间喷式柴油机新燃烧系统

间喷式柴油机在热效率方面不如直喷式柴油机，但它具有噪声低，NOx和颗粒物排放量少等低公害优点，本研究的目的是在进一步提高间喷式柴油机低公害性的同时，开发低油耗，易使用，经济性好的小型原动机，本文先介绍基础试验结果，然后介绍以这些试验结果为基础开发的新燃烧系统以及在S4E2，4D65型三菱柴油机上的应用结果。     

启喷压力对直喷式柴油机燃烧的影响

作者介绍了启喷压力对采用低惯量喷油器的直喷式柴油机性能影响的研究结果。通过采用激光全息和高速摄影等技术对燃油喷雾与气缸内燃烧过程的观察与分析，揭示启喷压力与燃油喷雾，混合气形成，扩散燃烧间的重要关系。根据研究结果，提出了直喷式柴油机采用低惯量喷油器启喷压力的一般方法。     

柴油机TR燃烧系统的数值模拟

为了改善柴油机的油气混合过程,开发了TR燃烧系统。该系统在原机ω型燃烧室的基础上增加壁面导向圆弧,配合锥面4×Φ0．36十垂直中心喷孔1×Φ0．20喷油器。以对TR燃烧系统的可视化研究为依据,应用STAR-CD软件对其喷雾混合过程进行三维数值模拟。结果表明导向圆弧形成的二次射流增加了空气卷吸和油气混合空间。中孔油束与中心凸台碰撞形成的盘状喷注同样也增加了中心处的油气混合;TR燃烧系统具有较少的燃油附壁质量并存在多处大小不同方向各异的漩涡,加速了油气混合。台架试验表明：TR燃烧系统在中低负荷时排放烟度低于0．1 BSU,全负荷时低于0．4 BSU。推迟供油提前角至11℃A时,NO_x排放大幅度降低,浓度为203×10~(-6)～776×10~(-6),烟度在0．3～0．6BSU之间。试验表明TR燃烧系统在降低柴油机排放方面具有较大的潜力和应用前景。     

基于FIRE的柴油机燃烧过程模拟分析

应用AVL的FIRE软件,对6105柴油机最大扭矩工况和标定工况时的缸内喷雾及燃烧过程进行了三维模拟计算,根据计算结果,分析了燃烧室内燃油喷雾的流场分布和燃烧进程.模拟计算及分析结果可为柴油机燃烧过程的完善提供有价值的参考依据.     

基于CFD的某船用柴油机燃烧系统优化匹配

本文基于三维CFD软件CONVERGE建立了三维动网格并选择合适的湍流模型、喷雾模型、燃烧模型进行了某船用柴油机缸内燃烧过程三维数值模拟,并主要分析了喷油器伸出距离、喷孔锥角、喷油持续期等对其缸内燃烧过程主要参数的影响,从而发现喷油器伸出距离为2mm、喷孔锥角为150°以及喷油持续期为20°时,此船用柴油机缸内油气混合较好,燃烧效率较高。     

喷射参数对柴油机燃烧与排放特性的影响

在一台共轨柴油机上进行了喷射压力、喷射定时、后喷量及后/主间隔角等喷射参数影响作用的试验研究,利用FIRE软件数值模拟获取微观场变化信息,综合分析了喷射参数对缸内燃烧与有害排放物生成的影响机理及规律.结果表明,提高喷射压力和提前喷射定时有利于改善燃油经济性及碳烟排放,但在喷射压力较高(120～130,MPa),喷射定时提前到上止点前2°CA时,再提前喷射定时对碳烟的影响不大,而NOx的生成量显著增加,同时会引起燃烧粗暴.当后/主间隔角一定(15°CA),后喷量为1.5～2.0,mg时,烟度值达到最低,降幅为28%左右;后喷量为1.5,mg时,后/主间隔角在25,oCA附近,烟度达到最低,降幅达到20%.因此,引入后喷时需要选取适当的后/主间隔角和后喷油量,既要增强后喷燃油对缸内流场的扰动效果,使得更多的氧气进入主喷的燃烧产物区,加速碳烟的氧化又要避免进入高温缺氧区域内的后喷燃油量过多以及燃烧过于拖后等负面影响.     

基于FIRE的柴油机燃烧过程的CFD研究

应用三维CFD仿真软件AVL FIRE对CY4102直喷式柴油机的燃烧过程进行了数值模拟计算,再现了缸内流体的运动过程、湍流参数的变化、燃油粒子的空间分布、燃烧过程的进展状况、传热过程以及缸内温度场的分布等,结果表明:随着喷油提前角的增大,滞燃期变长,最高平均温度、压力和放热率峰值均增大,且其对应的曲轴转角均有前移趋势...     

直喷式柴油机工作过程模拟计算

通过一个热力学模型，对直喷式柴油机进行了工作过程的模拟计算，建立柴油机动力性、经济性参数的计算程序，分析了结构、热力和运转参数对柴油机性能的影响，在分析过程中相应提出了提高发动机性能的一些建议。     

后喷射和正丁醇对柴油机碳烟影响的数值模拟

采用 CFD 计算程序耦合正庚烷-正丁醇-多环芳烃简化动力学模型,并结合多步现象学碳烟生成模型,研究了在将 NOx控制在2.0,g/(kW·h)情况下后喷射和含氧燃料正丁醇对碳烟生成过程和排放的影响．结果表明,后喷射提高燃烧后期温度、增强碳烟氧化和增强燃烧后期缸内充量运动,是其降低碳烟排放的主要原因;正丁醇降低碳烟排放主要是通过降低碳烟前驱物多环芳烃浓度和增强油气混合过程即降低当量比实现的．在后喷射基础上应用含氧燃料正丁醇,可以在 NOx排放保持不变的前提下大幅度将碳烟排放(0.032,g/(kW·h)降低至0.007,3,g/(kW·h)).因此采用多次喷射耦合 EGR 结合含氧燃料正丁醇,是降低柴油机排放的有效技术途径,可以显著改善柴油机碳烟排放．     

机车柴油机燃油喷射系统模拟仿真计算

在对某机车柴油机燃油喷射系统改进的过程中,使用计算机模拟软件GT-Fuel对燃油系统的性能进行预分析,在模拟计算的基础上选取合适的方案进行试验验证,结果表明:计算结果和试验结果二者吻合性较好,对设计改进具有指导意义。     

缸内直喷CNG发动机喷射方向对燃烧过程影响模拟研究

燃烧过程是决定发动机性能的关键因素之一,应用CFD软件分析研究天然气喷射方向对一台缸内直喷CNG发动机燃烧过程及排放的影响。结果表明,不同的喷射方向决定了混合气在气缸内的浓度分布。在所模拟工况下,存在一个最佳的喷射方向,此时平均指示压力高,发动机的性能较好。     

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数值模拟的柴油机性能研究

为研究燃烧室结构对柴油机性能的影响,利用CFD程序对不同缩口直径和深度的燃烧室内的气流特性、喷雾特性、燃烧特性以及排放特性进行数值模拟。结果表明,柴油机的性能与燃烧室的结构形状关系密切。缩口直径较小,燃烧室深度较深的燃烧室3能形成良好的气流特性,燃烧室内滚流强度保持较好,喷雾油粒的索特平均直径小,雾化效果较好,缸内平均温度和平均压力值较大,NO生成量最高,所以其排放特性仍需改善。研究结果为燃烧室的设计提供了依据,便于柴油机的各种性能均能达到良好的水平。     

后喷射策略下生物柴油对发动机燃烧和排放影响的数值模拟

以正庚烷-癸酸甲酯(MD)-癸烯酸甲酯(MD9D)简化机理为基础,构建了生物柴油(大豆生物柴油SME)-柴油混合燃料燃烧化学反应动力学机理。在单次喷射和主-后喷射两种喷油方式下,将大豆生物柴油、纯柴油以30∶70和70∶30体积比掺混,将该化学反应机理与CFD计算软件耦合,研究后喷策略下生物柴油-柴油混合燃料的低温燃烧特性和排放特性。数值计算结果表明:随着SME掺混比例增加,缸内燃烧温度峰值逐渐降低,缸内燃烧放热主要受OH自由基与燃料的脱氢反应速率影响,反应速率随温度升高而增大;NO_x排放随掺混比例增加而逐渐降低,NO_x排放主要受温度影响;单次喷射下,掺混比例越高,碳烟排放量越低;后喷射下,碳烟生成量受C_2H_2影响,随掺混比例增加而逐渐降低,OH在碳烟氧化过程中起主要作用,碳烟最终排放量受掺混比例影响不大。