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。     

高原环境柴油机喷嘴内部流场与缸内温度场的三维数值模拟

采用广安博之等准维模型,建立柴油机高原运行工作过程模型;通过环境模拟台架试验验证了模型的可信性。将准维计算结果作为喷嘴内部气液两相流动和缸内燃烧三维模拟的初始条件,就高原低压、低温、低氧条件对喷孔内燃油流动状态与分布、缸内燃烧过程的影响进行三维数值模拟。海拔3 700m计算结果表明:与平原环境相比,柴油机喷嘴内空穴现象加剧,燃油流动速度增加,喷孔出口燃油分布不均匀度增加;缸内燃烧平均温度比平原最多高出300℃且分布不均匀,燃烧室局部热负荷偏高。研究初步揭示了高原环境柴油机性能劣化机理,为通过优化缸内喷雾和燃烧过程改善高原运行发动机性能提供参考。     

正交试验设计方法在柴油机燃烧系统参数仿真优化中的应用

本文尝试在CFD模拟软件FIRE上采用正交试验设计方法,提取柴油机燃烧系统油、气、室的关键参数,即燃烧室口径比、缩口比、缩口半径、喷射锥角、涡流比,安排三水平正交模拟试验。计算结果采用方差分析进行分析,得出柴油机燃烧系统参数对发动机动力性和排放性的影响并找到较优的参数组合。     

带空气挤压流动的直喷式高速小型柴油机燃烧改善的可能性

目前,一些汽车用直喷式柴油机的最重要的发展目标是:降低碳烟、NOx和噪声污染并尽可能提高升功率。燃料的喷射和燃烧室内的流动能够影响燃烧,而为获得较好的燃油雾化,尤其值得推荐采用多个小的喷孔。由此可缩小喷射宽度并在一定的运行状态时减少喷到燃烧室壁的燃油量。整个喷射过程对HOx和噪声的控制最好用泵-喷咀系统实现。通过挤压流动能够有效地形成燃烧室内的涡流。作为形成涡流的特别措施建议在活塞凹坑圆周上制出附加开口。喷射图像时和燃烧室内涡流的变化取决于进气螺旋气道的重新最佳化,而所期待的进气涡流的减小在全负荷提高充气系数并在宽广的转速范围内带来涡流更好的匹配司能性。而所有这些喷射装置和燃烧室的改变必须用提高工艺技术费用来换取。     

发展中的柴油发动机燃烧系统技术

开发燃烧系统技术是为了优化燃油的燃烧,提高发动机的耐久性,增加功率密度。试验证明,通过改变喷油孔直径、压缩比、喷油正时、燃烧室形状、喷油嘴位置和喷射角度等参数能在保证车辆的性能和燃油经济性的前提下,有效地降低柴油机NOx的排     

车用柴油机的现状与发展趋势

新型柴油机的共同特点是严格执行排放标准规定与环境污染限值，提高环境适应性。日本各大汽车公司的新型柴油机都采用了涡轮增压中冷的结构，并使废气循环流量增大，增加发动机输出功率，采用电子控制技术提高控制精度，同时改善了燃烧过程，多采用涡流室式燃烧室和电控燃油喷射系统，其它国家汽车柴油机主要改进原发动机结构，如采用电子控制整体式油泵喷射器，提高喷油压力，顶置凸轮轴及增加活塞行程以增加排量，并采用涡轮增压冷     

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。     

喷孔布置对缸内油气混合与燃烧过程的影响

基于YD4A75—C3电控共轨柴油机,结合Bosch公司提出的第四代共轴向可变喷嘴共轨喷射系统的概念,应用商用CFD软件Fire研究喷孔交错布置及两层布置对缸内燃油分布及燃烧过程的影响。研究结果表明:适当地采用双层、交错排列的喷孔,可以扩大燃油的空间分布范围,改善燃油与空气的混合质量,使缸内燃烧更加充分;NO排放量增多,但炭烟的排放量显著减少。     

喷油器参数对柴油机燃烧特性影响的数值模拟

应用三维CFD模拟软件FIRE,对1台135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,研究了喷孔数、喷孔锥角对燃烧过程的影响及对NOx和炭烟生成的影响。结果表明,喷孔数和喷孔锥角影响燃油的喷雾质量和油气混合质量,进而影响燃烧过程和排放物的生成;CFD模拟计算对优化喷油器参数,从而改进燃烧系统具有指导意义。     

喷嘴内部结构特征对内流特性影响的模拟研究

基于同步辐射X射线CT技术,获得2支柴油机喷嘴的精准三维结构模型,并测得喷孔内部的结构尺寸,利用CFD软件分析喷嘴内部结构参数以及不同的射流参数对喷嘴内流特性的影响。结果表明:入口圆角半径是影响空穴分布的重要结构参数,圆角半径过大,会造成燃油速度突变减弱,从而抑制空穴现象。加工误差和喷孔位置的不同导致多孔喷嘴的不同喷孔内流特性存在差异,射流参数的不同也会对喷孔的内流特性产生明显影响。     

满足欧洲Ⅰ排放法规的车用直喷式柴油机燃烧系统的研究

本文针对自然吸气式车用6110直喷式柴油机,对燃油喷射系统、燃烧室形状、进气涡流比和机械离心喷油提前规律进行优化匹配研究,获得了满足欧洲Ⅰ排放法规的燃烧系统参数。     

米勒循环发动机缸内气体流动与燃烧分析

在某1．6L发动机的基础上进行纵向开发,以此来实现高压缩比米勒循环发动机。利用大型三维计算流体动力学（CFD）软件STAR‐CD对采用进气门晚关策略的高压缩比米勒循环发动机进行数值模拟,对比分析了采用两种几何形状活塞的米勒循环发动机的缸内气体流动模式及燃烧过程。计算结果表明：经过结构优化的活塞方案相对于原方案可以获得较优的缸内流动及燃烧特性。计算结果将为实际开发中的高压缩比米勒循环发动机的活塞选型及燃烧室优化提供理论及数据支撑。     

非圆喷嘴喷孔对重型柴油机燃烧和排放形成的影响

非圆喷孔被认为对降低柴油机烟度排放有潜力，这是由于燃油与空气之间暴露的表面积较大，更多的空气被吸入油束之缘故。这种想法是基于气体喷注的研究结果，与圆形喷注相比，椭圆形喷注吸入的空气显著增加。在一台2L单缸重型柴油机上对非圆喷嘴喷孔进行了试验，并与标准圆形喷嘴喷孔进行了比较。非圆喷孔的高宽比接近于2：1和4：1，其流量与传统的圆形喷孔相似。长轴与喷油器中心线的倾角采用两种不同的角度。发动机以恒定转速在高负荷和低负荷工况下进行了试验，并重复试验若干次。测量了排放、燃油耗和气缸压力，并与计算的放热率曲线一起提供。试验结果表明，非圆喷嘴喷孔有延长燃烧的倾向，且高宽比越大，则该倾向就越强烈。高宽比2：1的非圆喷孔与标准圆形喷孔相比，在排放和燃油耗方面的差异不大。在高宽比2c1的喷孔放热率曲线中可看出，延迟燃烧多半是由油束与壁面的干涉造成的。可以得出结论，如同那些采用高宽比2：1的喷孔那样，孔的形状对试验工况下柴油机燃烧的影响较小。高宽比4：1的喷孔更加延迟燃烧，被认为是油束与壁面的干涉造成的，但其排放和燃油耗的折衷曲线与那些非标准圆形喷嘴喷孔的相似。     

满足欧洲I排放法规的车用直喷式柴油机燃烧系统的研究

本文针对自然吸气式车用６１１０直喷式柴油机，对燃油喷射系统，燃烧室形状，进气涡流比和机械离心喷油提前规律进行优化匹配研究，获得了满足欧洲Ｉ排放法规的燃烧系统参数。     

风冷柴油机冷起动性能的研究

针对影响涡流室柴油机冷起动性能的因素及涡流燃烧室最佳结构参数匹配问题,采用5种燃烧室设计方案进行了对比试验,得到了0℃左右冷起动时合理设计的涡流室副燃烧室形状和尺寸、通道的形状与位置、起动孔的锥度与夹角、主燃烧室活塞顶导流槽的形状等参数;将各项性能较优的方案1和方案2应用于165F柴油机,结果表明,在-2℃的低温下能使其顺利起动,且性能指标得到了改善,达到了预期的效果。     

双层分区燃烧系统对高强化柴油机性能的影响

柴油机的燃烧系统是混合气形成质量的关键。为改善某高强化柴油机的燃烧和排放性能,在保证原机压缩比不变的条件下,设计了一种双层双弧脊分区燃烧系统——双层燃烧室匹配双排喷孔,并基于计算流体力学软件Converge进行数值模拟,研究不同上下排喷孔油束夹角对缸内燃烧和排放的影响。研究结果表明:新设计的燃烧系统的燃烧和排放性能均优于原机,上下排喷孔油束夹角会影响燃油在上下层弧脊处的分配,较大的上排喷孔油束夹角有利于对燃烧室顶隙空间的利用和上层弧脊下侧混合气的形成,较小的下排喷孔油束夹角有利于燃烧室底部凹坑附近空气利用率的提高和混合气分布范围的增加。因此,需要对上下排喷孔油束夹角进行合理的选择和匹配,使得发动机的整体燃烧和排放性能达到最优。     

柴油机喷油嘴内喷射压力对燃油流动的影响

喷油嘴是柴油机最重要的工作部件之一,其性能直接影响柴油机的燃烧过程,故研究喷嘴内柴油的喷射特性以及燃油的喷雾特性是非常有必要的。但是喷油嘴内部空间非常狭小,却有很高的燃油流动速度和喷射压力,要对其进行试验有非常大的难度。文章通过Gambit软件进行喷油嘴几何建模,然后进行合理的网格划分,最后将几何模型导入Fluent软件。通过改变喷射压力,来模拟喷孔内的燃油流动速度、压力分布情况,对其进行分析研究。结果表明:提高喷射压力,使喷孔内部燃油的流速增大。     

滚流对火花点火式发动机性能的影响

火花点火发动机气缸内空气运动的滚流与涡流一样，都可以增加燃烧室中的湍流强度，提高火焰传播速度和燃烧速率，从而改善燃烧过程，提高发动机的动力性能。本文详细介绍了滚流形成机理和影响滚流的气道参数。对2气门TJ376Q发动机的试验结果表明：新进气道的设计提高了缸内空气运动的滚流强度和流量系数，通过进气系统的优化，可以增加发动机最大转矩和最大功率输出，试验在电控燃油喷射下精确控制燃油，降低了最低燃油消耗率。     

通过控制活塞振动降低柴油机燃烧噪声

现在,乘用车柴油机需要满足各种不同的要求,如低噪声、低燃油耗、低排放,以及高输出功率。改善噪声的关键是降低燃烧噪声,也就是降低柴油机敲缸噪声。降低柴油机敲缸的传统方法是减少由燃油预喷射引起的燃烧激振力、附加发动机机体加强筋或利用隔声罩改善噪声传递特性。然而,这些方法都有负面影响,如燃油经济性恶化、成本/质量增加。因此,需要依靠改进发动机结构来降低噪声。通过发动机试验分析了从活塞、连杆、曲轴到发动机机体的噪声传递路径和振动特性,认定活塞共振是噪声源。为了吸收活塞垂直运动产生的共振能量,设计了带有动态阻尼器的新型活塞销结构,它能产生与活塞反向的共振。验证了采用这一新技术降低柴油机敲缸的效果。     

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。