喷油器参数对柴油机混合气形成和燃烧的影响-基于FIRE三维数值模拟

应用三维CFD软件AVL FIRE,对1台3105柴油机的喷雾与燃烧过程进行了数值模拟.通过缸内流场分析和浓度分析,研究了喷孔夹角、喷孔数对混合气形成和燃烧过程的影响.计算结果表明,喷孔夹角和喷孔数将影响到燃烧室内的气流运动、燃油的分布和混合,进而影响燃烧过程.     

进气涡流与油束夹角对柴油机燃烧性能的影响

进气涡流与喷孔结构对柴油机缸内混合气分布有着决定性的影响,通过合理匹配二者可以优化缸内燃烧过程,从而获得更好的性能.对某小型高强化柴油机燃烧系统进行了多维仿真研究,综合分析了进气涡流与油束夹角的交互作用对缸内混合气分布、燃油蒸发、油气混合以及放热过程的影响机理,得到了二者对该机型的优化匹配准则.结果表明:增大和减小进气涡流和油束夹角可以分别增加上止点前后的燃油蒸发速率;涡流可以加速油气混合过程,而油束夹角过大则会减缓喷油中后期的油气混合速率;涡流比与油束夹角匹配得当时,缸内的混合气更均匀、索特平均直径更小,从而可以显著优化预混燃烧过程.     

涡流室镶块的鉴别与安装

S195柴油机气缸盖上有一涡流室镶块.上面有大、小2个孔,大的是主喷孔,小的是起动喷孔,起动喷孔的前端是直径为(Φ)2mm孔,后部是一与此孔同心的30°锥孔,其中心线与镶块前平面呈60°夹角(见图1),而劣质品的镶块,后部不是锥孔,而是圆柱形孔(见图2).     

柴油机涡流室内湍流分布特性的研究

报道利用激光多谱勒测速（ＬＤＡ）技术测量柴油机涡流室内的湍流分布特性,简述了ＬＤＡ测试系统,提出实验数据的处理方法,揭示倒施工况下涡流室内湍流强度随时间和空间的变化规律,分析湍流特性对混合形成及燃烧的影响。研究结果表明,涡流室内流场是非常常向异性湍流场,其湍流强度分布特性笃混合气形成及燃烧是有利的。     

涡流室镶块的鉴别与安装

S195柴油机气缸盖上有一涡流室镶块、上面有大、小两个孔,大的是主喷孔,小的是起动喷孔,起动喷孔的前端是φ2毫米孔,后部是一与此孔同心的30°锥孔,其中心线与镶块前平面呈60°夹角(见图1),而劣质品的镶块,后部不是锥孔,而是圆柱形孔(见图2)。     

组喷孔喷雾雾化特性研究

基于修正的喷雾模型,对组喷孔雾化特性进行了数值研究.计算结果表明平行组喷孔中喷孔直径减小所带来的微孔效应以及喷雾重叠区域的射流交互作用,使得其喷雾同单喷孔类似,均具有良好的轴对称性.平行组喷孔喷雾贯穿度略小于等截面单喷孔,而明显大于等直径单喷孔.随着喷孔间距以及夹角的增加,喷雾射流交互作用下降,组喷孔喷雾贯穿度下降,喷雾SMR(索特半径)下降,同时也逐渐失去轴对称性.相对于收缩型组喷孔,扩张型组喷孔失去轴对称性更快,喷雾贯穿度下降更多.     

喷油器工况分析及维护使用

目前常用的喷油器有直喷式燃烧室,球形燃烧室,涡流室式燃烧室,预燃室式燃烧室.由于不同的燃烧室对喷雾的要求不同,故喷油器结构形式亦有单孔,多孔,有轴针和无轴针式等多种.多喷孔喷油器孔径较小,喷油雾化得到改善,但缺点是易被积炭及杂物堵塞.     

喷油器喷雾油粒不是越细越好

柴油机属压燃式内燃机.喷油器是完成燃料喷射的重要部件,其功能是:将燃料雾化并合理地分布到燃烧室内,以便和空气混合成可燃混合气.使其能在最佳时刻迅速燃烧完毕,将燃料的化学能最大限度地转化为机械能.     

喷油器参数对生物柴油NO_X生成量的影响研究

试验与仿真模拟相结合,研究分析WP10.340E32柴油发动机燃用B20生物柴油-柴油混合燃料时喷油器喷孔直径、喷孔数目、喷油提前角和喷雾锥角对NOX生成量的影响。通过正交试验对喷油器参数进行综合分析,利用极差分析和方差分析确定因素主次关系,得出最优匹配方案。研究表明,喷油提前角是影响NOX生成的显著因素,最优匹配方案为:喷孔直径为0.15mm,喷孔数目为8,喷油提前角为10°CA,喷雾锥角为160°。     

一种孔式喷油器分层次异速喷雾现象的研究

在喷油泵试验台上,利用频闪喷雾摄像系统拍摄孔式喷油器(8孔均布,喷射夹角150°,喷孔直径0.29 mm,喷油器开启压力28 MPa)的燃油喷雾图像,发现一种分层的异速喷雾现象,即成十字方向的一组喷孔与相邻45°方向的另一组喷孔的喷雾长度在喷射初期差异显著但后期又趋于一致。对喷雾图片进行数据处理并结合对喷油嘴参数进行分析,初步认定喷油嘴喷孔长径比的不同是产生这种喷雾现象的原因,此现象的揭示为喷油嘴的改进提供了一种新的思路。     

低排放的直喷式柴油机燃烧室形状的研究

针对６１１０直喷式柴油机进气系统和喷油系统的特点,设计了几种缩口燃烧室,研究了燃烧室形状对高压喷射直喷式柴油机性能和排放的影响规律,试验结果表明,缩口燃烧室有利于实现柴油机的动力性,经济性 和排放指标的折衷,特别是创造了氮氧化物排放和微粒排放同时降低的条件;大的底台体积和较长唇部的缩口燃烧室有利于延迟喷油,可以更加有利于氮氧化物和微粒排放的降低,喷油提前角和喷雾锥角决定着燃汪在燃烧室内的落点高度,     

影响柴油机伞帘喷雾燃烧系统性能的几个因素

研究了单缸柴油机喷嘴端伸出量、喷孔参数、启喷压力、供油提前角、燃烧室结构和工况对伞帘喷雾燃烧系统性能的影响。结果表明,喷嘴端伸出量明显影响燃油消耗率和烟度,最佳喷嘴端伸出量随喷孔锥角同向变化;启喷压力、供油提前角、中心喷孔直径和燃烧室凸缘高度存在最佳值;伞帘喷雾燃烧系统的最佳供油提前角比传统燃烧系统小得多;在低负荷下,喷嘴带中心喷孔时的烟度稍高些,但燃油消耗率不恶化。     

LPG转子发动机缸内燃烧影响因素研究

建立了转子发动机的计算模型,结合自编程序在CFD软件上对转子发动机的燃烧过程进行了二维动态数值模拟,并利用实验结果进行了验证。在此基础上,计算得出缸内直喷LPG转子发动机燃烧演变过程,分析了喷嘴在3个不同位置时发动机的燃烧特性,由此确定了喷嘴安装的最佳位置,并进一步研究了该情况下喷油时刻和喷油持续期对转子发动机燃烧过程的影响。研究结果表明:在转速一定,给定喷射方向、喷射持续期和喷雾锥角时,发动机存在一个最佳喷射提前角,能使燃烧室内混合气分布合理,气缸压力峰值高,最大放热率和最大压力升高率高,燃烧持续时间短,发动机热效率高。当喷嘴位于长轴顶点时,燃烧稳定性和持续性都比其他两个位置更好,最佳喷射提前角对应的燃烧压力峰值最高;若在此最佳喷射提前角下,保持其他条件不变,改变其喷射持续期,会使最高燃烧压力和最大放热率出现一定的降低,但影响不大,其燃烧特性仍然比较理想,气缸压力峰值能达到6 MPa以上。     

ZH1105W柴油机喷嘴参数优化的数值模拟研究

采用多维数值模拟软件STAR-CD及ES-ICE对直喷式柴油机ZH1105W缸内喷雾和燃烧过程进行了三维数值模拟,计算了3种不同喷嘴4×0.32,5×0.27和6×0.22 mm对柴油机燃烧过程的影响以及对NOx和Soot排放的影响,得出了3种不同喷嘴下气缸内的可燃混合物、温度、NOx和Soot的分布图,同时分析了NOx和Soot随曲轴转角的变化情况。研究结果表明,在ZH1105W柴油机中采用5×0.27 mm喷嘴,可以改善燃油雾化质量和油气混合质量,同时获得较好的燃烧和排放性能。     

供油系统参数对增压柴油机排放的影响规律

实测了多种供油系统参数,并分析其改变对增压柴油机排放性能的影响,重点分析了供油提前角、喷油器喷孔直径和喷油泵型式与柱塞直径对各种排放物的影响规律,提出了合适的匹配方案。     

供油系统对二甲醚发动机燃烧循环变动的影响

通过采集分析二甲醚发动机示功图,试验研究了喷射系统参数和低压供油系统参数对二甲醚发动机燃烧循环变动的影响.结果表明:增大喷孔直径可以减小燃烧循环变动,高速时喷孔直径对燃烧循环变动的影响较低速时更显著;增大喷油器的开启压力,低速时燃烧循环变动增大,高速时则反之;发动机负荷增加,燃烧循环变动减弱;供油提前角从BTDC 6°CA提前到BTDC 13°CA后,燃烧循环变动系数呈先增大后减小的趋势;增加低压供油系统储能器的体积可以有效控制燃烧循环变动.     

2100型柴油机采用四角形缩口ω燃烧室燃烧系统的研究

在２１００型柴油机上开发了一种四角形缩口ω燃烧室燃烧系统,利用这种燃烧室的特殊结构可产生较强的挤流和涡流,加快了缸内混合气的形成和燃烧速度。通过延迟喷油定时,减少了预混合燃烧量,降低了ＮＯｘ排放和最大爆发压力。     

涡流比对NO_x与Soot排放影响的数值模拟

影响直喷式柴油机缸内燃烧过程和排放特性的因素可归纳为3个方面,即进气系统参数、喷油系统参数以及燃烧系统参数。基于某企业开发的6缸直喷式柴油机,以AVL公司的FIRE v8.5为平台,以进气系统参数具有代表性的物理参数涡流比为对象,研究了它对直喷式柴油机排放性能的影响规律。在涡流比从1.0增加到2.6的过程中,随着涡流比的增大,喷雾重叠加剧,并向燃烧室挤流区域集中,燃烧室凹坑内空气利用率变差,不利于柴油机的扩散燃烧,Soot排放增大;在涡流比增大的同时,降低了整个燃烧室的平均温度,使NOx的生成量降低。     

低压雾化喷头雾化性能试验

为了进一步了解低压雾化喷头的雾化性能,为以后优化喷头性能提供理论依据,进行了相关试验.选取低压雾化喷头的孔径为0.5,0.8,1.0 mm,压力为0.08,0.11,0.14 MPa,喷头和锥盘间距为2,4,6 mm,锥盘夹角为150°,120°,90°等4个参数,设计并进行了正交试验.通过测量3种不同孔径的喷头在0～...     

燃烧室结构对天然气发动机燃烧过程的影响

为了研究燃烧室结构对天然气发动机燃烧过程的影响,模拟了浅盆形和涡流室式燃烧室结构的天然气发动机的进气、压缩及燃烧过程。给出了2种不同结构燃烧室的燃烧持续期、燃烧过程中缸内气流运动、火焰前锋面位置等,并对2种燃烧室进行了试验对比。模拟计算及试验结果表明,通过涡流室喷孔的约束作用,可以改善已燃气体和未燃气体之间的传热传质模式,提高火焰传播速度。