基于可视化装置的柴油机喷雾燃烧过程试验研究

利用喷雾燃烧多功能动态可视化试验装置,获得了清晰直观的燃烧室内喷雾燃烧过程图片,分析研究了两种燃烧室对喷雾和燃烧过程的影响。结果表明:燃烧室内喷雾贯穿力比涡流和挤流强,喷雾以近似直线形式扩展到凹坑壁后,大部分随涡流方向扩展;火焰首先在靠缩口型燃烧室中心处出现,而圆柱型燃烧室则在靠凹坑上边缘处出现;缩口型燃烧室比圆柱型燃烧室燃烧结束得稍早,燃烧性能更好。     

计算直喷式柴油机燃烧室容积的一种方法

求解柴油机燃烧室的容积,一般说来有两种方法,即计算法和试验法。对于形状比较复杂,且无一定规律的燃烧室,采用试验法较为方便。对于有一定几何规律和以回转中心线对称的直喷式燃烧室来说(如各类ω型燃烧室、碟形燃烧室等),采用计算法较为简便,且精度也较高。本文介绍一种利用积分的原理来求解燃烧室容积的方法。     

直喷式柴油机燃烧室形状对气流运动及其排放特性的影响

利用AVL公司的FIRE软件，对缩口直喷式柴油机燃烧室内的流场进行了模拟计算，分析了不同燃烧室形状对流场分布及对燃烧室涡流强度的影响，同时对柴油机的排放特性进行了对比试验研究。结果表明，不同燃烧室形状对气流的运动影响明显，通过合理控制燃烧室内的气流运动特性，可有效地改善CO、HC及NOx的排放特性。     

燃烧室形状对双燃料发动机性能影响的模拟分析

利用STAR‐CD软件模拟研究了3种燃烧室形状对柴油‐天然气双燃料发动机性能的影响,3种燃烧室分别为ω形燃烧室、八边哑铃形燃烧室和圆柱形燃烧室。研究发现,八边哑铃形燃烧室因为减小了喉口直径,增加了挤流强度,使得气缸内的湍动能增强,火焰传播速度加快,燃料利用率提高,同时,在燃烧室的底部设计凸台,能引导燃烧室内的气流运动,并引导柴油向燃烧室的底部扩散,促进着火点的广泛分布。因此,八边哑铃形燃烧室的缸内平均压力、平均温度和指示热效率最高,天然气剩余比例最小。     

6110型柴油机燃烧过程的优化试验研究 （下）

四、紊流型燃烧室的优化试验结果与分析近年来人们认识到除了宏观进气涡流外,燃烧室内的紊流对混合和燃烧过程有很大影响。目前在直喷式柴油机上产生紊流的方法有两种,即进气道产生紊流和燃烧室产生紊流法。后者是利用燃烧室壁面形状的变化,人为地造成局部扰动,使规则流动分解成小尺度涡流。图9是作者设计的紊流型燃烧室示意图。它具有一定的缩口率,内壁上的凹坑起组织宏观涡流和提高燃烧室内紊流强度的作用,它们的个数与燃油喷注个数相匹配,从而为每一喷注开辟近似相同的燃烧空间。这要求每个凹坑的位置要与动态下的喷注落点位置一致,因此需要经过多次试验来确定。     

直喷式柴油机燃烧系统三维可视化设计

本文提出一种能够实现三维可视化的燃烧室内燃油分布和喷雾着壁特性计算的方法。该方法可适于任意形状的燃烧室，能反映出喷油压力，喷油嘴结构及安装位置，进气涡流比等参数与燃烧室形状的匹配关系。对采用梅花型缩口燃烧室的ＣＡ６１１０型柴油机，进行了计算分析及实验研究，对本文的方法进行了验证。     

重型柴油机缩口燃烧室内流动及其排放特性

利用由AVL公司提供的FIRE软件对重型车用柴油机缩口直喷式燃烧室内的气体流动特性进行数值模拟计算分析。在此基础上,对不同缩口直径的燃烧室进行喷射系统参数的优化匹配试验研究。结果表明,采用缩口直喷式燃烧室结构,可有效地组织燃烧室内的气流运动,并通过与喷射系统参数的优化匹配,在动力性和经济性基本保持不变的条件下,有效地改善柴油机的排放特性。     

柴油机积碳的预防与清除

随着柴油机使用时间的增长,燃烧室、活塞顶部及排气管等零件的积碳也会愈来愈厚。积碳不仅阻碍了燃烧室和活塞的散热,还缩小了燃烧室的容积,使柴油机的动力性下降,油耗增大。本文通过分析柴油机积碳的成因及危害,提出积碳预防及清除的方法。     

双斜切燃烧室及其与油束夹角匹配对重型柴油机性能影响研究

利用CFD软件对柴油机的燃烧过程进行了三维仿真研究,探究了燃烧室形状以及其与喷油器油束夹角的匹配对柴油机燃烧性能的影响,在原机的基础上设计了一种双斜切燃烧室。试验结果表明,原机燃烧室和双斜切燃烧室匹配的最佳油束夹角分别为140°和145°,此时油束落点可以到达燃烧室拐角,使燃油向上和向下分流,组织良好的油气混合,缩短燃烧持续期,实现快速燃烧。对于匹配最佳油束夹角的两种燃烧室,双斜切燃烧室在柴油机经济性和动力性上以及碳烟排放方面都优于原机燃烧室,但在NOx排放上比原机燃烧室差。国Ⅵ柴油机燃烧开发试验表明,匹配最佳油束夹角的双斜切燃烧室的综合性能优于匹配最佳油束夹角的原机燃烧室。     

提高活塞燃烧室抗疲劳开裂性能的新途径

针对活塞燃烧室喉口开裂失效随着爆发压力提高有所增加的趋势,利用FEA技术并结合发动机耐久试验进行了异形销孔结构对燃烧室开裂影响的研究。除了热应力、材料蠕变等会引起喉口疲劳开裂外,发现活塞销孔结构对燃烧室开裂也有重要影响。异形孔结构可提高销孔承载能力,但同时提高了燃烧室边缘拉伸应力幅值,降低了顶部可靠性能,通过优化设计销孔结构可提高燃烧室及销孔承载能力。     

柴油机积炭的成因、危害及预防与清除方法

随着柴油机使用时间的增长，燃烧室，活塞顶部及排气管等零件的积炭也会愈来愈厚。它不仅阻碍了燃烧室和活塞的散热，还缩小燃烧室容积，使柴油机动力性下降，油耗增大。本文通过分析柴油机积炭的成因及危害，提出了积炭预防及清除的方法。     

燃烧室形状对天然气发动机燃烧影响的研究

采用试验及三维数值模拟的方法,研究了圆柱、缩口和敞口等燃烧室形状对CA6SE1—21N天然气发动机燃烧性能的影响规律。验证结果表明:天然气发动机混合气形成及燃烧过程的数值模拟结果和试验结果吻合较好,所选模型适合对天然气发动机进行模拟分析。试验和模拟结果均表明燃烧室形状对火焰传播速度影响较大。在3种燃烧室形状中,缩口燃烧室所对应发动机的燃烧及排放性能最好,圆柱形燃烧室次之,而敞口形燃烧室最差。缩口燃烧室的缩口设计使得该处形成较强的挤流,湍流动能增加且维持期较长,火焰传播速度明显提高,改善了发动机的燃烧及排放性能。     

双卷流燃烧室燃烧特性仿真及试验研究

对双卷流燃烧室和浅盆形燃烧室进行了不同负荷工况下的三维仿真分析,并进行了对比试验。研究结果表明,双卷流燃烧室在整个负荷范围内在燃烧速率及效率上都比浅盆形燃烧室有明显的优势。证明双卷流燃烧室比浅盆形燃烧室更适用于大功率柴油机的高效快速燃烧,其燃烧室的内室在提高空气利用率及加快扩散混合速率方面具有非常显著的作用。     

气门开启过程对压缩终了缸内涡流运动的影响

首先采用进气道稳流试验和数值模拟方法对两款柴油机进气道的稳态流动进行研究对比,然后利用Converge软件对两款柴油机在标定工况下的进气和压缩过程进行了瞬态数值模拟研究,并对该过程中各个时刻的缸内和燃烧室内涡流运动通过无量纲参数瞬态涡流比来进行分析。结果表明,柴油机实际工作过程中进气道在气门小开度及中等开度下形成涡流的能力对压缩终了时燃烧室内的涡流强弱有很大影响。现有的稳态评价方法不足以体现这一特征,稳态评价方法有待改进。     

基于燃烧模拟降低重型柴油机燃油消耗的研究

为降低某重型柴油机燃油消耗,建立了新的缸内燃烧三维数值模拟模型,对原燃烧室和新 燃烧室性能进行了模拟分析,并对新燃烧室进行了参数化分析和试验验证。模拟预测显示,新燃烧室 与原燃烧室相 比,柴油机在低速全负荷工况和标定工况下的指示比油耗分别降低了1.14% 和 0.48%,氮氧化物(NOx)和炭烟排放量均有所降低,且在低速全负荷工况下降幅达79.50%。经过对 新燃烧室的参数化分析发现,指示比油耗进一步降低,但炭烟排放效果变差。试验结果表明,新燃烧室在2种工况下的有效比油耗分别降低了0.72%和0.61%,在低速全负荷工况下炭烟排放量降低了 68.48%。     

基于有限元的缸盖低周疲劳寿命仿真分析

对cofiin-manson模型进行修正,通过有限元的方法对整机模型进行分析,得到缸盖的温度场及应力场分布;运用子模型的方法进一步分析缸盖燃烧室部分,针对发动机的典型工况仿真分析缸盖燃烧室的低周疲劳寿命,并找出主要影响参数。     

燃烧室几何形状对柴油机燃烧的影响

在汽车直喷式柴油机上,研究不同燃烧室几何形状对燃烧的影响,特别是收口ω燃烧室的影响。 两个普通ω燃烧室和一个收口ω燃烧室,在燃烧过程,发动机性能和排放方面进行比较。由于收口ω燃烧室的燃油喷射到温度较高的气缸壁上,因而减少了着火延迟。 由各个燃烧室紊流特性分析表明,这种燃烧室由于气缸中速度较高,紊流也伴随增加,因而促进了燃烧。从气缸中气体取样分析说明,收口ω燃烧室碳烟较少。通过推迟喷油定时,可使燃油经济性和排放较好。     

柴油机积碳的成因危害、预防与清除方法

介绍了柴油机积碳的成因,分析了积碳产生的危害,提出了积碳预防及清除的6种方法。指出积碳不仅阻碍了燃烧室和活塞的散热,而且缩小了燃烧室容积,使柴油机动力性下降;所以,在使用中,注意保养以延长柴油机的使用寿命。     

点燃式NG发动机燃烧系统优化研究

在开发某款天然气发动机的过程中,发动机出现了进气回火、排气放炮等性能不稳定现象。借助CFD软件模拟缸内流动与燃烧,对燃烧室进行了优化设计,对比了新旧两种燃烧室内混合气燃烧和流动情况,分析造成两种燃烧室内燃烧差异的原因。通过分析对比湍动能、火焰传播与形成过程的差异诠释了原燃烧室产生回火放炮的原因。新开发的燃烧室不仅有效解决了进气回火、排气放炮问题,还使发动机的扭矩、功率比原来有所提高,同时燃料消耗率显著降低。     

小型直喷柴油机喷射系统与燃烧室匹配的研究

介绍了影响小型直喷式柴油机喷射系统与燃烧室匹配的几个重要因素,并阐述了它们对柴油机的经济性和排放性的影响及作用。还提出了通过比较油束在燃烧室壁面上的落点高度大小来分析喷油嘴空间角度参数对匹配性能影响的方法。