满足欧Ⅲ排放标准柴油机压缩比和供油提前角优化计算

采用AVL BOOST性能预测软件对4100直喷式柴油机建立起工作过程计算模型,并进行了总功率试验,通过发动机的速度特性验证了模型的准确性.还具体分析了压缩比和供油提前角等主要参数对整机性能的影响,确定了合理的压缩比和供油提前角.根据优化后的压缩比和供油提前角对原机进行调整和试验,并对改进前后柴油机的性能进行比较,结果表明:改进后的柴油机油耗率比原机稍高一些,但动力性有所提高,排放大大降低,达到了开发低排放柴油机的目的,大大减少开发过程中的人力、物力和财力.     

柴油机喷油嘴内燃油流动三维数值模拟

喷油嘴内的流动状态以及燃油喷射情况在很大程度上影响柴油机的排放和经济性能。鉴于试验和测量受种种条件的限制,可利用CFD软件AVL-FIRE中的混合多相流模型加空穴模型,通过数值计算,模拟了柴油机孔式喷油嘴内的燃油流动状态。模拟出喷油嘴内燃油流动状况,空穴的产生、发展及分布情况。进一步分析了不同燃油喷射压力对喷孔内空穴分布的影响。分析表明,通过本方法可预测喷油嘴内的燃油流动状况,可为喷油嘴设计的合理性指出改进方向。     

压力室结构对断油阶段空化及气体倒流的影响

断油阶段的空化现象对喷油间隔期的流场有重要影响,空化引起的高温燃气倒流会造成孔内结焦,进而影响缸内射流雾化.基于可视化试验和流体体积(VOF)方法两相三组分多相流求解器,对柴油喷嘴断油阶段的流动过程进行试验和模拟,分析3种不同压力室壁面曲率结构的喷嘴对断油阶段空化及气体倒流的影响.结果表明:在断油阶段喷孔和压力室依次发生空化现象,其中压力室内空化量较大,并呈现为涡空化和带状空化两种形态,壁面曲率小的狭直结构以带状空化为主;压力室结构较为狭直的喷嘴空化体积变大,但其低压持续时间延长使柴油流出量变小,最终导致倒流气体量下降;在发生涡空化时,速度梯度张量第二不变量Q与涡空化体积呈正相关,涡核区域越小则流场中磨擦耗散越少,越易于压力室内空化的形成.     

柴油机喷油嘴内部沉积物的特征

针对喷嘴内部沉积问题,借助扫描电子显微镜、能谱分析仪和红外光谱分析仪研究了喷嘴内部沉积物分布区域、形貌和组成元素等基本特征;通过透明喷嘴可视化实验分析了喷嘴内部沉积物形成的来源.结果表明:沉积物在喷嘴内部可划分为5个分布区域,越靠近燃烧室,沉积物积累越严重.在喷嘴内外的沉积物中发现了相同的4种非金属元素,6种金属元素.来源于润滑油中的锌元素和钠元素,发现存在于喷孔和压力室表面沉积物中,但承压锥面未检测到该两种元素.沿燃油流动方向,喷孔内部沉积物的量逐渐增多,且m(C)/m(O)逐渐增大.喷孔外侧和压力室中都发现了一定量的酰胺类沉积物.针阀关闭时的倒吸气体是形成喷孔和压力室中沉积物的来源物质之一.     

高速直喷柴油机降低排放措施概述

简单介绍了柴油机尾气排放形成机理和目前柴油机降低排放的主要措施及其对柴油机性能和排放的影响.同时也介绍了多种措施综合应用时对柴油机性能和排放的影响.     

满足欧-Ⅲ排放标准的柴油机配气相位优化计算

采用AVL BOOST性能预测软件建立了4100型直喷式柴油机的计算分析模型,具体分析了配气相位对整机性能的影响,确定了合理的配气相位.根据优化后的配气相位对原机进行调整和试验,并对改进前后的性能进行比较,结果表明:改进后的功率得到了一定的提高,但比油耗比原机稍高一些,因此是在牺牲了一定的经济性的前提下使排放大幅的降低,这与工作过程计算的结果吻合.     

残余气泡对柴油射流初期破碎的影响

柴油机喷油嘴内的残余气泡在一定程度上影响燃油的初期雾化效果,从而影响柴油机排放特性.采用高速可控闪光摄影技术拍摄了喷油器透明喷嘴孔内流动及近场喷雾,结果表明:在针阀开启之前,喷油嘴内部存在残余气泡;在喷射初期阶段,柴油喷雾结构呈现两种形态:传统的"蘑菇"形态和前端带有细长液丝的"蘑菇"形态,第一种形态出现概率远大于第二种.基于可压缩流体体积函数(VOF)多相流模型,采用大涡模拟方法,研究残余气泡对初期喷射阶段射流破碎的影响,结果表明:残余气泡的初始位置对初期射流雾化形态有显著影响;当残余气泡处于喷孔前端时射流前端会形成初始尖端,尖端周围涡环运动使其拉伸形成细长液丝,从而形成第二种射流形态.     

直喷式柴油机压缩比和供油提前角优化计算

采用AVL BOOST性能预测软件对4100型直喷式柴油机建立起工作过程计算模型,并进行了总功率试验,通过对计算与试验所得的发动机速度特性的比较,验证了模型的准确性.具体分析了压缩比和供油提前角等主要参数对整机性能的影响,确定了合理的压缩比和供油提前角.根据优化后的压缩比和供油提前角对原机进行调整和试验,并对改进前后柴油机的性能进行比较,结果表明:改进后的柴油机比油耗比原机稍高一些,但动力性有所提高,排放明显降低,达到了开发低排放柴油机的目的,减少了开发过程中的人力、物力和财力.     

乙醇/柴油混合燃料喷雾粒度分布特性研究

采用激光粒度分析仪对乙醇/柴油混合燃料稳态自由喷雾粒度分布进行了试验研究,并就不同喷油压力、喷孔直径对乙醇、柴油及乙醇/柴油混合燃料稳态自由喷雾粒度分布的影响进行了对比研究。试验结果表明:各种燃料喷雾索特平均直径(SMD)的空间分布沿喷雾轴线均呈逐渐减小的趋势,其中柴油喷雾的SMD在20～40μm范围内变化,乙醇喷雾较柴油喷雾具有更小的SMD,且其空间分布较为均匀;随着乙醇含量的增加,乙醇/柴油混合燃料喷雾的SMD不断减小,其SMD大小和空间分布均匀性介于柴油喷雾和乙醇喷雾之间。     

针阀运动对断油阶段空化和倒吸的影响

基于流体体积函数(volume of fluid,VOF)模型和动态重叠网格技术对柴油机喷油嘴断油过程中燃油流动特性进行了三维动态模拟。并通过可视化试验对透明喷嘴断油前后的流动进行了试验研究,着重分析了针阀运动对空化和倒吸的影响,其数值模拟与试验一致。结果表明:在针阀落座过程中,喷孔先于压力室发生空化现象,但二者最大空化量表现为压力室大于喷孔;通过对空化和倒吸进行量化分析证实空化溃灭后导致喷嘴内的压力降低是引起空气倒吸的原因;同时对3种不同针阀落座速度喷嘴内的空化和倒吸展开研究,结果显示3种喷嘴压力室内的空化量随针阀运动速度增大而增大,而喷孔内空化量基本相等;最后,通过理论推导得出了反映断油过程中喷嘴内空化的新空化数,解释了喷嘴内产生空化的机理,及针阀运动对喷嘴内空化和倒吸影响的原因。