喷油器喷孔直径及喷射压力对二甲醚喷雾特性的影响

通过试验研究在背压和喷射压力变化的情况下,共轨系统中喷油器喷孔直径不同时二甲醚的喷雾特性。试验采用喷油器喷孔直径分别为0.170 mm和0.250 mm,背压分别为2.5 MPa和5.0 MPa,喷射压力变化范围为35~70 MPa,变化幅度为5 MPa,测试喷油量和喷雾特性,分析6孔喷油器的喷雾形状、贯穿长度和喷雾锥角。研究表明,增大喷孔直径后的喷油器与原喷油器相比,二甲醚喷射量约增加10%~20%,且增加量随喷射压力增大而增大。2种喷油器喷雾形状均对称,增大喷孔直径后的喷油器喷雾贯穿长度变短、喷雾锥角增大。     

柴油与LPG/柴油双燃料喷雾特性的对比

采用高分辨率数码照相机对柴油与LPG／柴油混合喷雾特性进行了对比研究。结果表明，随着LPG掺混比的增大，喷雾油滴的平均直径减小，油滴尺寸数目分布曲线向小颗粒方向偏移，小颗粒油滴数目增多，雾化质量提高，使发动机碳烟排放大幅度降低；大颗粒油滴尺寸变化不大，小颗粒油滴尺寸变小，相对尺寸范围和发散边界扩大。随着喷雾贯穿距离的增大，柴油油滴的粒度增大；混合燃料的油滴尺寸的数目分布向小颗粒偏移，累积容积油滴直径则增大；相对尺寸范围和发散边界呈减小趋势，油滴容积分布在较大油滴的范围内渐趋均匀；喷射距离较长，油束射程总是等于油束到达燃烧室壁面的最大距离。     

LPG/柴油混合燃料发动机的放热规律

分析了负荷、转速、掺混比、供油提前角、喷射压力等因素对双燃料发动机燃烧压力变化规律、放热规律、着火特性等的影响。结果表明：混合燃料的滞燃期明显比柴油长，掺混比越高，滞燃期越长；掺混比较小时，混合燃料发动机的最高燃烧压力和最大压力升高率与柴油发动机基本相同，而掺混比较大时，则有很大不同；随掺混比的提高，放热率峰值略有增加，所对应的曲轴转角后移；供油提前角和喷射压力对双燃料发动机的燃烧过程也有一定的影响。     

柴油溶气喷射雾化粒径特性分析与计算

运用激光粒度分析仪(LDSA)和瞬间高速摄影等装置，就喷射压力对溶解有二氧化碳气体的柴油喷射雾化特性的影响进行研究。研究结果表明将CO2气体溶解于柴油只能在特定的喷射压力范围内改善喷射劣化，同时，依据柴油喷射劣化粒径的实验数据，采用曲线拟合的方法建立了计算不同溶气量的柴油在不同喷射压力下喷雾液滴的索特直径(SMD)的经验公式。     

柴油溶气喷射雾化粒径特性分析与计算

运用激光粒度分析仪(LDSA)和瞬间高速摄影等装置,就喷射压力对溶解有二氧化碳气体的柴油喷射雾化特性的影响进行研究. 研究结果表明将CO2气体溶解于柴油只能在特定的喷射压力范围内改善喷射雾化. 同时,依据柴油喷射雾化粒径的实验数据,采用曲线拟合的方法建立了计算不同溶气量的柴油在不同喷射压力下喷雾液滴的索特直径(SMD)的经验公式.     

喷雾特性对生物柴油燃烧和排放特性的影响

在手压泵试验台上进行了生物柴油与柴油的喷雾对比试验,在一台单缸直喷柴油机上进行了生物柴油与柴油燃烧和排放性能对比试验.分析了燃料喷雾特性的液滴粒径尺寸分布和特征参数,研究了燃用生物柴油与柴油燃烧和排放规律的差异及其本质原因.研究结果表明:与柴油相比,生物柴油喷雾锥角小,粒子总数少,小直径粒子比例低,最大粒子直径大;在转速为1 500 r*min-1与平均有效压力为0.531 MPa时,生物柴油最大燃烧压力、最大压力升高率以及最大燃烧放热率分别降低了1.91%、30.10%和29.32%,生物柴油燃烧持续期长于柴油;在转速为1 500 r*min-1时,燃用生物柴油HC、CO和烟度排放平均分别降低17.17%、26.73%和37.85%,NOX排放平均增加21.93%.     

基于最大熵原理的喷雾液滴尺寸和速度联合分布函数

应用最大熵原理和动量守恒定律,从理论上建立了喷雾液滴尺寸和速度联合分布函数。应用该方程编制数值计算程序,对纯柴油与质量掺混比为30%(L30)的柴油/液化石油气(LPG)混合燃料的喷雾液滴尺寸和速度联合分布进行了数值计算,比较了两种燃料的雾化特性。比较结果表明:由于L30闪急沸腾效应的影响,其液滴尺寸分布曲线的峰值明显高于柴油的分布曲线峰值,且峰值和曲线整体趋势都向小颗粒方向偏移,说明喷射L30产生的液滴颗粒比柴油颗粒小;L30的速度分布曲线峰值较高,且位于小速度范围,说明小速度液滴所占的比例更大。液滴尺寸与速度(D-u)等高线图表明:液滴颗粒越小,其速度分布范围越广;液滴速度越小,其尺寸分布范围越大。L30液滴尺寸与速度联合分布的收敛速度较快,说明L30喷雾所产生的小颗粒和小速度液滴更加密集,雾化质量更佳。     

小型直喷式柴油机燃用生物质能燃料的性能研究

文章主要研究了生物质能混合燃料在柴油机上的应用,通过在一台小型直喷式柴油机上进行不同组分柴油-生物柴油-乙醇混合燃料的燃烧、油耗和排放性能对比试验,分析了乙醇含量的改变对混合燃料的发动机燃烧压力、滞燃期、放热规律、比油耗和排放的影响．     

电喷汽油机燃用甲醇/汽油混合燃料的燃烧特性

为了研究在汽油中掺混不同比例甲醇时对多点电喷汽油机燃烧放热规律的影响,通过实测示功图,对比分析了各种燃烧特征参数随发动机运行工况的变化规律。分析结果表明:在中、低转速时,甲醇/汽油混合燃料发动机的最高燃烧压力和最大压力升高率在中、小负荷时与汽油机基本相同,在大负荷时略高于汽油机;在高转速时混合燃料发动机的最高燃烧压力和最大压力升高率明显高于汽油机;在整个负荷范围内,混合燃料发动机的着火延迟期比汽油机的略长;混合燃料发动机的燃烧持续期在小负荷时比汽油机短,在中、大负荷时与汽油机基本相同;在中、小负荷时,汽油机的最大燃烧放热率和循环变动系数略高于混合燃料发动机,在大负荷时,两者基本相同;发动机转速对燃烧特征参数随掺混比的变化趋势没有明显的影响。     

Z6170ZLC型LNG-柴油双燃料船用增压发动机性能仿真分析

LNG-柴油双燃料发动机同时存在预混合燃烧和缸内压缩点火燃烧,其性能与原型柴油机有较大的差别.文中基于AVL-Boost发动机性能仿真软件,采用等热值当量处理不同比例的混合燃料,考虑了不同工况预混合LNG燃料对充气效率的影响,采用双韦伯函数燃烧放热率模拟不同比例混合燃料的预混合燃烧和缸内压缩点火燃烧,对比分析了LNG-柴油双燃料增压发动机和原型柴油机的动力性和经济性.研究表明：（1）预混合LNG燃料对充气效率的影响不会导致单点预混合LNG-柴油双燃料增压发动机的动力性下降;（2）相比较原型柴油机,各负荷工况双燃料发动机的燃油经济性均有下降,低负荷工况燃油经济性下降更为严重;（3）高负荷工况掺烧过高比例的LNG燃料将导致气缸压力急剧增加.     

Experimental Investigation of the Influence of Fuel Viscosity on the Spray Characteristics of Diesel Nozzle

This paper presented an investigation of atomization characteristics including the velocity vector field and the mean droplet sizes for different percentages of DMM-diesel blended fuels using a phase doppler anemometry (PDA) analyzer system. Based on the fuel design concept, an oxygenated fuel named dimethoxy methane (DMM), which has lower viscosity, surface tension, and boiling point, was used to blend with diesel. The experiments were carried out under atmospheric conditions on a single-hole type diesel nozzle, liquid conditions comprise a temperature of 298 K under the needle valve opening pressure of 6 MPa. The results show that the sauter mean diameter (SMD) and spray cone angle of blended fuels decrease with the increase of DMM content; the axial mean velocity in the centerline increases with the increase of DMM. However, the spray behavior of blended fuel in which DMM exceeds 75% is virtually identical to that of neat DMM. The measurement also reveals the existence of an "S" shape in the radial mean velocity variations with radial distance.     

舰用高压共轨柴油机燃烧与排放的仿真计算

利用高速闪光摄影技术，对高压喷射喷雾体空间发展规律进行了试验分析，提出了一个计算高压喷射喷雾体发展的数学公式．在正确描述高压燃油喷雾的基础上，建立了一个能预测高压共轨柴油机性能和排放的准维燃烧模型．此模型改进了燃油喷射模型以及碳烟的生成与氧化模型，考虑了燃烧区的区间传热和缸内工质的对流辐射传热，由此对一台高压共轨柴油机进行了仿真计算，计算与试验结果对比分析表明，改进后的燃烧与排放模型能够较好地反映缸内各区的燃烧与排放情况．     

Multi-Component Model of Diesel Sprays Under High Injection Pressure

The combustion efficiency of a diesel engine depends not only on spray characteristics but also on fuel-air mixing characteristics. Based on the original spray model, a new spray model is established in this paper to accurately predict the diesel spray, and then a multi-component evaporation model is added into it. The model takes the influence of component concentration gradient and species on its evaporation rate in the liquid phase into account. This paper studies the spray characteristics (spray penetration, spray angle and spray morphology) and fuel-air mixing characteristics (spray area, spray volume and air entrainment mass) using the spray model, and the results are compared with the experimental results. The comparison shows that the simulated spray penetration and spray angle are close to the experimental results with the average deviations less than 3%. Moreover, this paper studies the spray area, spray volume and air entrainment using empirical formula under different conditions. And the maximum deviations of the spray volume, spray area and air entrainment mass are less than 5% as compared with the test values. Overall, this spray model can predict the diesel spray characteristics and fuel-air mixing characteristics under high injection pressure accurately.     

四孔喷油器流量分布对燃油喷雾及柴油机性能的影响

探讨了四孔喷油器流量分布对燃油喷雾和柴油机性能的影响。结果表明,不正常的流量分布可改变喷雾的形状及各孔油束的射程,导致燃油在燃烧室中分布情况的恶化,从而使柴油机性能,特别是在低速大负荷工况下的性能下降。     

柴油机燃用柴油-二甲醚混合燃料对其性能及排放的影响

二甲醚是一种适用于压燃直喷式柴油机的很具潜力蹬代用燃料，除了无碳烟排放的重要特点以外，和柴油相比二甲醚还具有较好的燃烧性能，较低的自然温度和较好的雾化特性，但二甲醚较差的润滑性会带来一些问题，例如磨损和泄漏，这是一个很难处理的问题。文中对直喷式柴油机燃用二甲醚柴油混合燃料进行了实验研究，对二甲醚重量比分别为0％（纯柴油），10％和20％的混合燃料进行了评测，并测量了发动机的性能和排放，结果表明，与纯二甲醚相比，柴油－二甲醚混合燃料具有较高的润滑性能，及和纯柴油相比，具有较好的喷射雾化性能，同时发现发动机在燃用柴油时的工作特性和燃用柴油－二甲醚混合燃料时的工作特性是可以比较的，当混合燃料中的二甲醚的比例为20％，NOx，碳烟和CO的排放量分别降低了11％，42％和29％，和燃用柴油相比，HC排放量在轻载时较高，在重载时较低。     

Spray Characteristics with High-Speed Tomographic Particle Image Velocimetry Under Non-Flash and Flash Boiling Conditions

Compared with port fuel injection engines, direct injection(DI) gasoline engine is becoming the mainstream of gasoline engines because of its higher fuel economy and excellent transient response. It has been proven that fuel spray characteristics in DI engines are crucial to the performance and emission quality of the engine. Flash boiling spray has great potential to achieve high fuel economy and low emission by dramatically improving the fuel atomization and vaporization and it has different spray-air interaction behavior as compared with non-flash boiling one, while its mechanism is more complex as compared with subcooled spray. We investigate the time-resolved spatial velocity field of the spray using 2-camera high-speed 3 D3 C(3-dimension 3-component)tomographic particle image velocimetry(PIV) diagnostic technique. A 10 mm thick laser sheet is used to illuminate the fuel spray. Characteristics of both non-flash and flash boiling sprays are studied. A single-hole injector is mounted within a heat exchanger so that different fuel temperature can be accessed. In the experiment, n-pentane is used as the fuel. For the non-flash boiling spray, the velocity field of the liquid spray is mostly consistent to the injection direction. With the increase of the degree of superheat(Do S), the overall velocity scale decreases especially at the spray tip. Meanwhile, larger swirls occur at the lower part of the flash boiling spray, which means stronger spray-air interaction occurs at a higher Do S.