高功率密度柴油机用超高压喷射技术研究

动力领域的高速发展对柴油机功率密度、转速和体积等多项指标均提出了更高的要求。高功率密度柴油机的关键技术开发是提升我国大型农用机械、重型工程机械等性能的有力保障。高功率密度柴油机具有喷油量大的特点，研究适用于高功率密度柴油机的超高压燃油喷射技术具有重要意义。采用数值模拟的方法研究了喷射压力提升对燃油喷雾雾化、燃烧的影响。燃油喷射压力从100 MPa提高到250 MPa,液相喷雾贯穿距变短、气相喷雾占比明显提高，SMD变小；液相喷雾消失时刻提前，平均湍动能增大；随着喷油压力提高，放热率峰值增大，放热时间缩短。采用250 MPa超高压燃油喷射可以提高喷雾雾化质量、加快燃烧速度，有利于柴油机功率密度的提升。     

高压涡旋喷油器喷雾撞壁机理研究

为了研究直喷式汽油机高压涡旋喷油器喷雾撞壁机理,测量了撞壁喷雾的高度、喷雾半径及喷雾远端速度,分析了不同喷射压力、环境背压、喷嘴到壁面的距离、壁面倾角等因素对撞壁喷雾的影响。随着喷射压力、喷嘴到壁面的距离及壁面倾角的增加,喷雾的贯穿距离增大;环境背压的增大导致喷雾的贯穿距离减小。较高的喷射压力和较低的环境背压增大了撞壁燃油与壁面的接触面积,在壁面上形成的薄膜加速了燃油的蒸发。由经验公式计算得到的撞壁喷雾贯穿距离与试验测量值在一定范围内具有一致性,为燃烧室的设计、进气道形式的选取、喷油器和火花塞的布局提供了试验依据。     

高压涡旋喷油器喷雾撞壁机理研究

为了研究直喷式汽油机高压涡旋喷油器喷雾撞壁机理,测量了撞壁喷雾的高度、喷雾半径及喷雾远端速度,分析了不同喷射压力、环境背压、喷嘴到壁面的距离、壁面倾角等因素对撞壁喷雾的影响.随着喷射压力、喷嘴到壁面的距离及壁面倾角的增加,喷雾的贯穿距离增大;环境背压的增大导致喷雾的贯穿距离减小.较高的喷射压力和较低的环境背压增大了撞壁燃油与壁面的接触面积,在壁面上形成的薄膜加速了燃油的蒸发.由经验公式计算得到的撞壁喷雾贯穿距离与试验测量值在一定范围内具有一致性,为燃烧室的设计、进气道形式的选取、喷油器和火花塞的布局提供了试验依据.     

喷油器参数对直喷柴油机喷油及燃烧过程的影响研究

利用CFD软件对1115型柴油机在采用不同喷油器参数时的喷油及燃烧过程进行数值模拟,并分析了不同情况下的柴油机缸内燃油浓度场、示功图,排放等。结果表明:随着喷油器孔数增加、孔径减小,油柱破碎时间缩短,燃油蒸发雾化速度加快,空气利用率提高;油束贯穿距离下降,燃油碰壁现象减弱,燃烧室壁面附近的燃油量减少;油气混合速度提高,滞燃期内形成的可燃混合气量增加,燃油燃烧速率和压力升高率上升,碳烟排放量下降,但发动机零部件机械负荷和燃烧噪声增加、NOx排放量上升。     

棉籽油作为S195柴油机燃料的试验研究

通过试验研究了S195柴油机燃烧棉籽油与0#柴油的混合燃油时不同喷油压力下喷雾锥角的变化趋势,以及在不同负荷下的有效耗油率.分析可知:适当地提高喷油压力可以改善混合油的燃烧性能;在S195柴油机上燃烧B20混合燃油(由20%的棉籽油和80%的0#柴油组成)时,具有更好的动力性、经济性,为在低速农用柴油机上燃烧棉籽油提供了一个参考依据.     

柴油机内锥碰撞式伞状喷雾燃烧系统性能试验

为提高直喷式柴油机缸内油气的混合速率及其分布均匀度,利用从多孔油嘴喷出的油束撞击设置在喷孔出口外围的内锥导向面上,扩展成近似的伞状喷雾,喷雾的碰撞量可以通过改变喷孔和碰撞面的相对位置来调整.应用FIRE 8.4对全碰和半碰喷雾及多孔自由喷雾的空间分布特性进行了模拟分析.结果表明:与自由喷雾相比,内锥碰撞式伞状喷雾具有扩散度高、周向分布均匀的特点.在单缸135型柴油机上进行的燃烧性能对比试验表明:半碰方式好于全碰方式,半碰方式时采用4孔油嘴优于6孔油嘴,适当的供油提前角有利于实现柴油机的热预混合燃烧.     

柴油机燃油喷雾和燃烧过程的数值模拟

介绍了作者开发的柴油机燃油喷雾和燃烧过程三维数值模拟程序的数学模型。以ＺＨ１１０５型柴油机的３种燃烧室为例,用该计算程序对燃油喷雾和燃烧过程进行了具体模拟计算,并与试验结果进行了对比,结果证明,程序具有较好的预测内燃机燃油喷雾和燃烧过程的能力。     

甲醇-柴油混合燃料发动机喷雾及燃烧过程的数值模拟

分别建立了纯柴油发动机及甲醇-柴油混合燃料发动机喷雾燃烧过程的多维数值模型,并用试验结果对计算值进行了可行性验证。模拟计算结果表明,在不改动柴油机结构的情况下,掺烧15%的甲醇后,滞燃期变长;喷雾贯穿距离缩短,破碎能力增强,油滴索特平均直径也有所降低,这表明掺烧甲醇后具有较好的喷雾均匀性;燃油浓度场均匀性得到改善,与空气混合效果更好;Soot与NO排放均有明显降低。     

喷油器在柴油机燃烧系统中的应用

随着柴油机技术的不断提高,对喷油器以及整个燃油喷射系统提出越来越高的要求。不同的燃烧系统,要求的喷油器也不同。因此,燃烧系统与所采用的喷油器应有理想的匹配,通过提高喷油器对燃油喷射雾化和纯空气的混合以及混合物的燃烧等过程的性能,进而达到改善柴油机性能的目的。这也是柴油机能否可靠工作和使用寿命能否延长的关键,同时对环境保护——特别是排放和噪声有非常密切的关系。从生产、使用角度出发,文中对喷油器的工作原理,不同形式喷油器的喷油规律,喷雾特性以及喷油器的主要组合件——喷油嘴偶件的结构与柴油机燃烧室的关系进行了叙述和分析。喷油嘴偶件的选择必须按技术要求的程序进行逐项检查与试验来完成。     

柴油机缸内工作过程的数值模

利用CFD软件AVL-Fire对YD490ZL型柴油机进气、压缩、燃烧过程进行了多维瞬态数值模拟.通过对柴油机工作过程中不同时刻气体流动、壁面传热、燃油喷雾雾化、颗粒形成等因素的分析,结果认为适当调整燃烧室中心相对气缸中心在X方向的距离,可以使燃烧更加充分、提高柴油机的燃油经济性;燃烧室换热系数不仅随空间位置变化,而且还随时间变化而各不相同,通过这种多维瞬态计算能够提供不同时刻、不同位置的换热系数及温度分布,为固体有限元计算分体提供最有利的边界条件;进气过程能形成非常明显的进气涡流;在活塞接近上止点时,虽然受到挤流的影响,但是燃烧室内的气体流动依然存在环形运动.     

共轨条件下的柴油机燃油喷雾碰壁试验研究

在中小型柴油机混合气形成过程中,燃油喷雾碰壁和空气运动的相互作用对柴油机的燃烧以及排放有重要影响。为此,利用自制的喷雾碰壁试验台对油束撞击壁面的雾化情况进行了可视化研究。结果表明,随着喷油压力和壁面温度的提高,喷雾碰壁雾化效果进一步加强;随着碰壁距离的增加,油束撞击壁面后扩散体积减小;随着壁面倾角的增大,雾注上游半径减小、下游半径增大,卷吸高度则变化较小,整体扩散体积略有增加。     

电控蓄压式喷油系统对喷油量和喷油压力的控制

在柴油机电控蓄压式喷油系统的开发过程中,为了实现喷油量和喷油压力的柔性控制,对影响喷油量和喷油压力的因素进行了全面分析之后,将共轨燃油压力和电磁阀通电时间的调节作为喷油量和喷油压力的电控实现途径。将模糊控制理论应用于共轨燃油压力的闭环控制过程中,根据电控蓄压式喷油系统与柴油机的匹配需要,确定了喷油量的控制策略。进行了喷油系统与柴油机的匹配实验,结果表明,该系统实现了喷油量和喷油压力的柔性控制。     

观排气烟色看柴油机的故障

观排气烟色看柴油机的故障如果柴油机技术状态良好，在正常负荷时，排气管排出的烟已应该是无色的或者带点淡灰色。如果是黑烟，表示喷油量过大，出油阀磨损．喷雾不良，喷油嘴滴漏式喷油正时过早。白烟较透明说明烟色由水蒸汽形成，表示燃油中含水。白烟较混浑．透明度很...     

适用于高强化柴油机的燃烧模型

提出了一个适用于高强化柴油机燃烧过程的准维三区模型。该模型不但考虑了预混燃烧对柴油喷雾发展和油气混合的影响 ,而且考虑了火焰和燃烧产物包围喷雾油束对燃烧过程造成的影响。     

小型直喷柴油机高原紊流燃烧室设计

介绍了矩形环槽紊流型燃烧室的结构特点 ,该燃烧室的特殊形状可以形成强烈的复合空气运动 ,减少燃油附壁量 ,促使油 -气混合 ,改善在高原地区运行的直喷式柴油机的燃烧过程。     

柴油机启动困难故障的检修

在柴油机使用中 ,其启动困难问题要比汽油机突出 ;尤其冬天严寒低温下 ,柴油机润滑油的粘度大 ,加之柴油的低温流动性差 ,如果气缸磨损、压力不足 ,又未采取预热措施 ,在此情况下 ,启动是相当困难的。因此 ,它是柴油机燃油系故障预防的重点之一。1 柴油机顺利启动条件柴油机顺利启动 ,关键在于喷入气缸的柴油能否与被压缩的空气迅速组成可燃混合气和及时发火燃烧。不论是混合气形成还是发火燃烧 ,都要求进入气缸内的空气被压缩后有较高的温度和压力。从混合气形成来说 ,空气压力愈高 ,密度愈大 ,柴油喷射时遇到的阻力愈大 ,柴油喷雾质量愈高…     

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.     

柴油机不良排气现象及原因分析

柴油机废气中的碳烟是由燃油在高温缺氧的情况下进行燃烧,致使燃烧中间产物裂化聚合成的碳粒形成的。这些碳粒氧化速度较慢,抑制着燃烧过程的进行,使燃烧时间拖长,未燃碳粒一般还能在随后的燃烧中同空气进一步燃烧。但如果空气不足或混合不好,则碳粒不能燃烧而聚合成碳烟,或附于气缸内壁,或随废气排入大气形成柴油机特有的黑烟现象。 除黑烟外,柴油机有时还产生蓝烟和白烟。一般蓝烟和白烟是由燃油不能完全蒸发燃     

直喷式柴油机伞形喷雾燃烧系统的试验研究

介绍了直喷式柴油机伞形喷雾燃烧系统的燃烧过程和性能试验结果。将伞喷嘴与深缩口型燃烧室配合,在四气门单缸135型柴油机上进行了试验。试验结果表明,该燃烧系统的性能在低负荷工况较好,在高负荷工况较差。伞喷嘴的喷油率较高,燃油于着火前已几乎全部喷入缸内。伞形喷雾径向贯穿能力很弱,造成燃烧室外围的空气利用不充分。这种燃烧系统以预合燃烧为主,因而提出了直喷式柴油机新的燃烧概念。     

小缸径直喷柴油机喷雾与燃烧三维数值模拟

应用CFD软件对一台小缸径增压中冷柴油机进行了喷雾燃烧数值模拟,得到了详细的喷雾发展形态、燃油浓度分布和燃烧过程温度场、有害排放物分布等重要信息,为燃烧室结构优化设计和与油嘴匹配奠定基础。计算结果表明,计算示功图与实测值吻合较好;喷油阶段,油束存在碰壁现象,燃烧室凹坑底部燃油浓度较高;随着活塞下行,锥台与凹坑连接处空气运动较弱,燃油浓度较高,同时NOx与Soot生成与混合气浓度、空气运动、温度有密切联系。