高强化柴油机喷雾射流对缸盖热负荷影响的研究

针对高强化柴油机缸盖鼻梁区热负荷过高的问题,研究了喷雾射流对缸盖热负荷的影响,提出了通过调整喷孔夹角、喷孔位置和喷雾锥角来改变喷雾射流,从热侧控制燃气的对流传热,以降低缸盖热负荷的方法。对高强化柴油机进行缸内燃烧和传热过程等三维仿真的结果表明,高强化柴油机中,喷孔夹角约为155°时对燃烧最有利,且不会显著增加缸盖热负荷;减小喷孔出口突出距离有利于改善燃烧效率,但同时会提高缸盖的热负荷;喷雾锥角增大则不利于缸盖热负荷的改善。     

喷雾液体射流模型研究及应用

喷雾雾化是液体通过喷嘴进入到气体环境中,经过气体与液体的互相作用使之碎裂成液滴的过程,其中包含着复杂的能量交换、动量交换以及传热过程。燃油雾化是内燃机燃烧过程中的一个重要环节,良好的雾化效果可以促进燃油粒子与空气进行充分混合,从而使燃烧热效率得到提高,进而使内燃机的动力性、经济性以及排放性皆有所改善。由于喷雾液体通过喷嘴的物理结构不同,故所形成的射流形状也不同。主要的射流形式有平面射流、圆柱射流以及环状射流等。文章将对这三种射流形式进行展开研究,从射流的碎裂机理进行深入的分析,通过引入物理方程以及射流表面波理论,将液体射流现象转变为数学模型,从而探究出影响射流雾化效果的关键因素,进而促进喷雾学科的发展。     

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。     

Simulation and Analysis on the Combustion Chamber of DI Diesel Engines with Spray-wall Impingement

为改善燃烧室内喷雾的空间分布,促进油气更好地混合,设计了一种新的直喷式柴油机撞壁喷雾燃烧室.对不同喷孔夹角在燃烧室内形成的近撞(包括全撞和半撞)及远撞喷雾方式的缸内混合气形成与燃烧过程进行了数值模拟.结果表明,从燃空比分布来看,半撞喷雾方式混合气最均匀,全撞方式次之,远撞方式最差.至于排放,远撞喷雾方式生成的NO排放最低,而半撞喷雾方式生成的碳烟排放最低.     

汽油机射流燃烧室的燃烧模拟计算

在介绍汽油机射流燃烧室过程的三区燃烧模型的基础上，与计算焰前氧化放热过程的简化化学动力学模型相结合，对射流燃烧室爆震进行了预测。通过燃烧模拟计算进一步证明了射流燃烧室的优越性，并为进一步研究燃烧过程提供了有效的工具。     

高压喷油的喷雾特性和燃烧改进

本文介绍了一种高压喷油装置,并研究了在高喷油压力下的燃油喷雾特性。将该装置用于2L单缸非增压柴油机上进行了试验。试验表明,在对燃烧室系统参数选择后,高压喷油在燃烧方面有所改进,排放显著降低。     

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。     

荷电改善燃油雾化的实验研究

将静电技术应用于燃油喷雾燃料，目的是研制一种全新的燃油燃烧技术－荷电喷雾燃烧，对这一燃烧方式进行冷态荷电喷雾实验研究，在实验研究过程中研制了燃油荷电装置，荷质比测定装置和燃油雾滴的捕集液，准确地进行了荷质比，雾滴粒径的测量。并首次对PIV技术应用于荷电喷雾的实验研究，实验研究结果表明：在相同条件下，燃油荷电后将使雾滴粒径有较大幅度的降低，喷雾流场变得均匀，松散、贯穿距减小。     

缸内喷雾燃烧CFD仿真模型校验

摘要：采用AVLFIRE软件,对某重型柴油发动机进行缸内喷雾燃烧过程仿真。利用内窥镜系统,获得缸内喷雾燃烧图像。通过CFD仿真结果与喷雾过程、燃烧火焰、碳烟浓度分布进行定性对比分析,校验了缸内喷雾燃烧CFD仿真模型的准确性。     

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。     

柴油超临界喷雾大涡数值模拟研究

随着现代内燃机燃烧室内温度和压力的不断提升,液体燃料往往处于超临界状态,与亚临界状态相比,其喷雾射流行为特征发生了很大的变化.本研究采用大涡数值模拟方法对超临界环境下的单组分和多组分柴油表征燃料喷雾射流进行数值计算,对比了不同气体状态方程预测柴油表征燃料超临界射流行为的差异性,发现PR气体状态方程对正庚烷质量分数分布的...     

均质GDI汽油机混合气形成的影响因素研究

文中以一款增压直喷汽油机燃烧系统开发为例,从低速及高速两种工况,研究了气道及燃烧室形状、油束布置方案等因素对缸内混合气形成过程的影响。分析结果显示改变进气道及燃烧室屋脊形状、增加缸盖排气侧挤气面积以及调整油束喷射角度,可以提高缸内滚流运动强度、加强油气混合过程,从而有效改善了点火前缸内混合气的分布情况。研究了高转速下喷油时刻对混合气形成及燃油湿壁情况的影响,结果显示喷油起始角为390°CA时综合效果较好。采用较优方案组合进行的初步性能试验表明,外特性及部分负荷工况下的燃烧效率较高,动力性及经济性基本达到既定目标。     

燃烧室形状对直喷式柴油机燃烧过程影响的仿真研究

利用CFD模拟软件Fire模拟研究了柴油机不同径深比的缩口形燃烧室对缸内混合气形成、燃烧过程和排放物形成的影响。研究结果表明:三维仿真模拟缸内压力和放热率曲线与试验值基本一致;SF5型燃烧室喷雾贯穿距长,喷雾碰壁早,燃油蒸气反弹使得喷雾分布不均匀,局部出现缺氧,炭烟排放较高;SF5型燃烧室缸内混合气混合良好,燃烧完全,缸内温度较高,NOx生成量大,可以采取推迟喷油的方式降低缸内燃烧温度,从而降低NOx排放。     

Investigation of soot formation in Diesel-GTL fuel blends under quiescent conditions

In this study, a visual investigation of sprays and flames is performed, and soot formation in Diesel-GTL fuel blends is studied in a specially designed quiescent constant-volume chamber under various ambient gas temperatures and O₂ concentrations. Similar to the case of soot formation during diesel fuel combustion, the sooting zone during the mixing-controlled combustion of Diesel-GTL blends is located in the leading portion of the jet boundaries. Auto-ignition delay and soot concentration decrease with an increase of GTL content in the fuel blend. Soot also decreases with lower O₂ concentration, higher injection pressure, and lower ambient gas temperature. The lack of soot formation at lower O₂ concentrations and lower temperatures suggests that Diesel-GTL fuel blends can be successfully utilized in low-temperature diesel combustion technologies that are currently being developed. Furthermore, this mixing controlled combustion method with Diesel-GTL blends can be used to modulate various engine operation parameters, and therefore to simultaneously reduce the formation of soot and NOx within a wide range of diesel engine loads.     

柴油机准均质混合气形成的数值模拟

利用KIVA-3V模拟了一台单缸二冲程柴油机通过早喷形成准均质混合气的过程,分析了喷嘴的不同结构对缸内混合气浓度场和温度场的影响。模拟计算表明,利用早喷可以形成稀薄准均质混合气;燃烧室形状影响混合气浓度场和温度场。为使稀薄准均质混合气在缸内合理分布,在不改变活塞ω形状的条件下,使用单孔喷嘴能有效避免燃油碰壁的发生。     

导向圆弧和中孔喷射对TR燃烧系统影响的研究

为研究导向圆弧和中孔喷射对TR燃烧系统的影响,应用STAR—CD软件对TR燃烧系统进行三维数值模拟。结果表明,在导向圆弧的作用下产生的燃油二次雾化,大大加速了混合气的形成和燃烧。中孔喷射使TR燃烧系统的着火区域出现在燃烧室中心,并有序地向外扩展,燃烧室中间的空气得到有效利用。中心喷孔的直径不能过大,否则燃烧恶化,烟度上升。     

一种新的HCCI柴油机燃油喷雾特性的PLIF法测试装置

基于激光诱导荧光(PLIF)测试技术的原理，开发了一套可用于同时测量燃油气相和液相二维浓度场的测试系统，该测试系统包括高压燃油喷射系统、电路控制系统、氮气供给系统和可视化发动机。高压电控燃油喷射系统具有喷射压力高，且易于荧光剂的添加等优点，同时可以实现多脉冲燃油喷射。在光学发动机上进行了测试实验，研究了BUMP燃烧室内油束撞壁混合过程，观察了bump限流沿对于促进油气快速混合的现象。     

湍流射流点火燃烧特性的模拟研究

稀薄燃烧策略可以在提高燃料效率的同时减少污染物排放,而预燃室式湍流射流点火技术作为一种强点火方式能够有效提高燃烧稳定性.采用数值模拟手段对稀薄混合气湍流射流点火燃烧特性进行研究.结果 表明:在混合气过量空气系数(φa)为1.5的情况下,湍流射流点火相较传统火花塞点火最高燃烧压力提高66.4％,NOx排放相较当量比燃烧降...