直喷式柴油机燃烧室基本因素对性能的影响

本文分析研究了与小型直喷式柴油机燃烧控制技术有关的基本要素涡流比、喷嘴喷孔数和燃烧室凹腔直径等对发动机输出特性的影响及各基本因素之间的相互关连性。     

直喷式柴油机燃烧室中空气流动的研究

<正> 本文提出并评价了一个新的极简单的公式,可用来计算直接喷射式柴油机压缩过程中在圆柱形燃烧室内所产生的空气涡流比。进一步还研究了直喷式柴油机燃烧室中空气的流动过程。介绍了随时间变化的瞬时比能量(图2),总比能量(图3),气流流过燃烧室喉口的平均速度,平均比能速度(图5)以及径向气流的比质量流量(图4)的定义和计算方法。通过应用相似定律,所有结果都可用到不同尺寸,不同燃烧室设计的发动机上。假如两室之间的压力差不加考虑的话,气流流入燃烧室喉口所得的结果也适用于空气流过分隔式燃烧室联接通道时的情况。     

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。     

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。     

非直接喷射式高速柴油机的放热率

本文对两种结构的非直接喷射式柴油机在各种转速、负荷、喷油定时下的喷油率与放热率进行了研究。喷油率与放热率之间的关系与从前开式燃烧室发动机得出的情况很不相同。认为分开式燃烧室发动机只有一部分空气可供进行混合,而活塞运动则在一定程度上控制利用其余部分空气。关于这种发动机的喷油率与放热率之间的关系提出了半经验式的关系图。     

高速柴油机的热负荷强化度

<正> 比功率的不断提高标志着现代柴油机制造的发展水平。这就要求在设计阶段、实验研究过程中以及在长期试验和使用中特别注意对柴油机零件热负荷强化度的评价。 因为柴油机,特别是运输式柴油机经常被迫在寒冷地带、炎热的沙漠地区和高山地区工作,处于进气空气极其稀薄(如因空气滤清器堵塞)和过高的排气背压的条件下,因而需要判断柴油机零件在使用条件下的热负荷强化度,总之,所有这些因素将导致气缸空气的质量充量改变,工作过程的动力特性改变,并使柴油机零件的热负荷强化度增高。其结果使柴油     

柴油机燃烧室形状的发展历程

内燃机是目前应用最广泛，热效率最高的热动力源机械，在国民经济和国防的各个领域，都占据重要的地位。如今，能源问题日益严峻。对内燃机的性能要求越来越苛刻，特别是在交通运输方面，随着人类愈加清楚能源形势的变化，如何提高柴油机的效率、改善柴油机的热强度已经越来越受到人们的关注。经研究。改变活塞的燃烧室形状可以提高柴油机的效率，但是对活塞热强度有相当大的影响。     

某柴油机性能优化与装车适应性研究

针对某柴油机装车使用暴露的性能和可靠性问题,进行了柴油机性能优化研究、动力舱冷却系统测试分析以及相关部件改进研究。通过柴油机性能优化,影响装车使用可靠性和机动性的柴油机排气温度得到大幅度降低;通过减小增压器转动惯量,柴油机动态响应性能得到大幅度提高;通过采用水—空中冷冷却系统,解决了原空—空中冷冷却系统进气阻力大,严寒地区使用冷起动进气过冷,大负荷使用存在热冲击和燃烧室部件烧蚀等问题。     

燃烧室缩口尺寸对柴油机燃烧过程的影响

基于某大功率农用柴油机,对燃烧室不同缩口尺寸下柴油机缸内燃烧和排放规律进行了仿真计算,结果发现:减小缩口尺寸可以增大缸内湍动能,有利于缸内燃气混合,促进缸内流动;减小缩口尺寸,缸内压力减小,但缸内最大压力变化不大;缸内温度则随缩口尺寸的不同而略有变化,在燃烧室结构中设置缩口可以在一定程度上改善燃烧过程,但缩口尺寸并非越大越好;对于不同缩口的燃烧室,发火时刻缸内速度场基本相同,上止点处速度场随着缩口直径的减小略有增强,当燃烧进入到缓燃期,对于缩口直径较小的燃烧室,燃烧速率迅速下降;随着缩口直径的减小,缸内NO_x最大生成量先增大后减小,而炭烟最大生成量先减小后增大;排气门打开时刻,NO_x排放先增大后减小,炭烟排放则呈锯齿形上升;热效率随缩口直径的减小先增大后减小。     

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。     

非冷却单缸重型柴油机的热负荷

由于低热损失柴油机可以改善燃油经济性并降低车辆重量,因此受到研究人员的重视,其研制过程中需着重解决由严重的热负荷引起的机体复杂结构和润滑问题。 本文介绍了将分析模型与试验结果相结合来评估非冷却柴油机燃烧室周围的热流量。试验与分析结果一致表明,非冷却柴油机的总热损失与供油率大致成正比,而且在进气和压缩冲程期间,它比水冷柴油机散入大气中的热量多得多,因此其容积效率较差。 分析模型表明,绝大部份热量是通过活塞散走的,而且空气隙绝热的金属火力盖板上的立体温度变化比空气隙绝热的金属活塞顶上相应的温度变化要大得多。     

喷油器常见故障及排除方法

喷油器是柴油机的精密部件之一，其针阀与针阀体之间的配合间隙只有0．002～0．003mm。喷油器的作用是将一定压力的柴油雾化成细小、均匀的油粒，使柴油在燃烧室内能与空气很好地混合。喷油嘴位于燃烧室顶部，直接暴露在高温、高压的可燃混合气中，工作环境温度高，工作条件恶劣，热负荷和机械负荷常常会引起针阀偶件密封不良，     

双层分流燃烧室与喷射参数匹配的试验研究

为进一步改善采用双层分流燃烧室的直喷式柴油机的燃烧性能,在单缸柴油机台架上对不同喷油压力、喷油提前角和喷嘴伸出长度等喷射参数与双层分流燃烧室的匹配进行了试验研究。结果表明,通过喷射参数与双层分流燃烧室的合理匹配可有效地改善柴油机的燃油经济性和排放性能。     

柴油机活塞燃烧室凹腔边缘的非线性有限元强度分析方法

整体式铝合金活塞仍是重型柴油机的首选设计方案。活塞制造商们一直在不断研究铝合金材料工艺,以及切削性和结构型式,以应对日益增长的热负荷及机械负荷。随着软件和数字计算机技术的进步,活塞分析方法也得以改进。现已允许根据活塞所受负荷和接触条件,对材料特性建立更大、更详细的模型,进行更复杂的模拟。20世纪70年代末,采用线弹性应力法,并结合以有限低循环疲劳数据为依据的寿命评估,首先将瞬态有限元分析法应用于柴油机活塞。这一方法为深入了解活塞,尤其是柴油机活塞燃烧室凹腔边缘处的失效机理提供了重要依据。然而,由此得出的寿命评估往往是近似的,只能用作评价替代设计和材料的一种比较工具。这种限制是由于采用线弹性应力方法的缘故,它忽略了非线性应变特性,特别在燃烧室凹腔边缘弹-塑性条件下的重要影响。与改进的分析技术相结合,应变式材料性能测量法的发展有助于对活塞合金非线性特性的进一步了解,并为建模提供重要数据。已将这些发展纳入凹腔边缘应力和应变响应的新分析法中,为寿命评估提供更加精确的方法,并为进一步改善活塞设计创造机会。     

均质充量压缩燃烧研究现状与存在的问题

为了实现发动机的清洁、高效燃烧,国内外科研工作者都将均质充量压缩燃烧(HCCI燃烧)作为柴油机研究的重点。文中介绍了均质充量压缩燃烧HCCI方式的基本概念,论述了HCCI当前的研究进展,分析了HCCI存在的问题,提出了解决问题的对策。这种燃烧方式具有较高的热效率、低NOX和PM排放。     

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。     

小缸径柴油机燃烧室新方案

小缸径柴油机通常采用2气门缸盖和喷油器非中心布置的形式,以扩展气道的流通面积。与缸径相当的采用4气门、喷油器中心布置的气缸盖相比,这种喷油器非中心布置会产生不对称的气体流动和燃油分布,从而导致糟糕的热损失和不太均匀的燃-空混合气。介绍通过改进活塞顶燃烧室的几何形状来实现更均匀的气体流动和燃-空混合气。新方案燃烧室与原有的活塞燃烧室相比,能使燃油消耗减少2.5%,同时还能使氮氧化物排放量减少10%左右。     

超高压共轨柴油机油气室匹配仿真研究

介绍了超高压共轨系统工作原理,基于Fire软件分别建立了进气道和燃烧室的仿真模型,并在利用试验验证了模型准确性的基础上,通过模型分析了油、气、室参数间的匹配关系对超高压共轨柴油机性能的影响,为进一步改善柴油机的性能和实现油、气、室参数间的优化匹配提供了理论依据。结果表明:在超高压喷射条件下,同一喷孔直径匹配的涡流比越大(1.21~3.62范围内),越有利于改善柴油机性能,并且喷孔直径越大,改善的效果越明显,当3.62涡流比匹配0.30mm喷孔直径时,可获得最高的平均有效压力,并且此时具有最好的排放效果;同一喷孔直径匹配的燃烧室口径比越小,越有利于改善柴油机性能,并且喷孔直径越小,改善的效果越明显,当0.75燃烧室口径比匹配0.23mm喷孔直径时,可获得最佳的动力性和排放性。     

2135G柴油机采用紊流型燃烧室的研究

针对国内柴油发电机组广泛使用的１３５系列柴油机普遍存在的燃油消耗率高，排放差的问题，开发了了种四角缩口ω紊流型燃烧室燃烧系统。在２１３５Ｇ型柴油机上的试验表明，在不改变原机进气系统的条件下，利用燃烧室的特殊结构在压缩行程后期可产生很强的挤流和紊流，加快了缸内混合气的形成和燃烧速度，缩短了扩散燃烧过程，使柴油机的燃油经，烟度及ＮＯＸ排放有了很大的改善。     

燃烧室形状对缸内气流运动影响的数值模拟

为研究缸内气流运动规律,探索燃烧室形状对挤流的影响,在柴油机的压缩和膨胀工况下,应用STAR CD程序对不同几何形状的燃烧室内气流运动进行三维数值模拟。计算结果表明,缩口燃烧室具有较大的挤流强度,较长的涡流持续期,涡流的分布较合理,有利于混合气的形成,可加速扩散燃烧;直口燃烧室性能相对较弱;敞口燃烧室性能最弱。燃烧室的收口程度和底部凸台的形状是影响挤流的两个重要因素。燃烧室偏心造成缸内流场的不对称,影响了混合气的形成,不利于燃烧。