带双ω燃烧室柴油机燃烧和排放特性的数值模拟

为了改善柴油机喷雾空间分布和缸内混合气形成质量,提出了一种双ω型燃烧室和与之相匹配的双排喷孔的燃烧系统。应用AVL FIRE软件对油束不同落点位置的缸内喷雾、混合气形成和燃烧过程进行了数值模拟,分析了油束不同落点位置对缸内速度场、浓度场和温度场和燃烧排放特性的影响。结果表明:油束落点位置对燃烧和排放性能影响较大,采用双排喷孔喷油嘴能有效提高可燃混合气的形成质量,而且碳烟排放最大值较采用单排喷孔时降低了57.8%。     

喷射参数对单喷孔CNG缸内直喷发动机混合过程的影响

利用数值模拟的方法,研究了喷孔直径、喷射脉宽和喷射提前角对单喷孔CNG缸内直喷的可燃混合气形成和浓混合气区域中心变化过程的影响,并利用纹影法对比了试验与仿真计算射流长度和宽度,验证了计算模型。结果表明,喷孔直径过小,浓区中心较偏向于燃烧室壁面,可燃混合气在涡旋受挤压后形成速度快;喷孔直径过大,涡旋受挤压后气体动能低,浓区中心靠近燃烧室壁面,缸内混合气形成较差;喷射脉宽增加,可燃混合气形成速度与总量增加,浓区中心靠近燃烧室壁面;当喷射脉宽过长,射流形态发生变化,影响了可燃混合气的形成;喷射提前角越小,涡旋受挤压后气体动能越大,可燃混合气生成速度越快,但可燃混合气受混合时间的影响,并且,浓区中心易受涡旋气体运动的影响;合理优化喷孔直径、喷射脉宽、喷射提前角均有利于获得均质混合气,但优化喷射脉宽和喷射提前角更有利于均质混合气的增加。     

缸内直喷汽油机的喷雾模拟

在定容弹内测量了某直列4缸均质缸内直喷汽油机不同时刻的喷雾油束形状和喷油器附近位置的喷雾液滴直径及速度分布,并在CFD模型中进行了喷雾的标定.分析了原机缸内喷雾、混合情况.研究了喷雾锥角、喷孔布置对缸内混合气均匀性的影响,论述了在低转速、部分负荷时加进气翻板的作用.结果表明,调整喷雾锥角、喷孔布置方式可以改善直喷汽油机缸内空燃比分布的均匀性;采用进气翻板可以提高发动机低转速部分负荷时缸内的滚流比及紊流强度,从而改善缸内混合气质量及加快缸内燃烧速度.     

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。     

面向缸内直喷汽油机燃烧调控中若干基础问题研究综述

汽油机缸内直喷技术可比进气道喷射自然吸气均质混合气汽油机热效率提高20-25%。然而稀燃时火焰传播速率低,火核生成困难,因此采用分层混合气燃烧组织方式用于提高点火性能和燃烧速率,采用提高缸内充量运动强度和废气再循环在保证燃烧速率的同时降低NOx排放。因此对缸内直喷汽油机燃烧调控进行研究具有提高内燃机利用效率的意义。     

基于较详细机理的氢燃料内燃机排放特性研究

基于Converge软件建立了包含简化化学反应机理的氢燃料内燃机CFD仿真模型,研究了氢燃料内燃机缸内燃烧和NO生成机理。仿真结果表明,氢燃料内燃机缸内燃烧经历了椭球型火焰稳定传播和快速湍流燃烧两个阶段。氢气的燃烧非常迅速,在快速湍流燃烧结束时OH浓度迅速降低,出现温度和NO质量峰值,其后缸内温度逐渐降低,NO质量逐步减小。最终的排放取决于高温区域的峰值温度和NO分解时间。最高温度越高NO的质量峰值越大,降温越快则NO分解越少。采用EGR能降低最高缸内温度,低转速时NO分解充分,因而NO的排放较低。     

喷孔数调控活性分层对乙醇-柴油双燃料燃烧的影响

基于1台自然吸气的单缸柴油机,结合缸内三维燃烧仿真计算,研究了不同直喷正时、不同预混比例条件下,直喷喷油器的喷孔数对乙醇-柴油双燃料发动机燃烧和排放特性的影响。结果表明,优化直喷喷油器的喷孔数,能影响直喷柴油的缸内分布,调控乙醇-柴油双燃料发动机燃烧过程。减少喷孔数,可以有效降低缸内高活性柴油的分布区域,减少初始着火的位置,从而降低缸内最高燃烧压力和压力升高率,并且可以在炭烟排放保持较低水平的基础上,降低氮氧化物(NO_x)排放。随着乙醇预混比例的增大,喷孔数对燃烧和排放的影响先增大后减小。随着喷油提前角的增大,由于直喷燃油在缸内混合较为均匀,喷孔数的影响作用逐渐减小。     

燃烧方式对氢内燃机燃烧和排放的影响研究北大核心

基于氢内燃机试验样机建立内燃机三维实体模型,耦合详细氢空气化学反应机理,运用Converge软件建立氢内燃机CFD仿真模型并进行验证,仿真分析了中高负荷下稀薄燃烧和当量燃烧两种燃烧方式下氢燃料内燃机的燃烧特性和NO_x排放规律。仿真结果表明:在氢气供给量相同的情况下,稀薄燃烧比当量燃烧速度更快,OH浓度更高,因而稀薄燃烧会得到更高的缸内压力,更有利于动力性的发挥;两种燃烧方式下的缸内最高平均温度较为接近,但当量燃烧方式下最高温度相位相对滞后,可以有效降低NO_x排放。采用EGR技术可以实现当量燃烧,但过大的EGR率也会带来内燃机动力性能下降。     

燃油喷射压力对缸内直喷汽油机喷雾特性的影响

燃油喷射压力对混合气形成有直接影响,提高喷射压力可进一步降低直喷汽油机微粒排放。使用STAR-CD软件分别建立定容弹和发动机缸内喷雾计算模型,利用喷雾特性可视化试验进行喷雾模型有效性验证,其后分析了燃油喷射压力对喷雾贯穿距、索特平均直径等基本特性参数的影响,研究了燃油喷射压力对缸内混合气形成的影响。结果表明提高燃油喷射压力可有效促进燃油的雾化蒸发,加快混合气形成,提高混合气分布均匀性。     

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.     

喷孔几何特征尺寸对柴油喷雾及柴油机性能影响的研究进展

概述了国内外关于喷孔几何特征尺寸对柴油喷雾雾束及柴油机性能影响的研究现状,着重阐述了喷嘴类型对喷雾贯穿距离的影响,以及喷孔锥度、入口圆弧、喷孔直径、孔壁粗糙度等特征尺寸对柴油喷雾锥角、空穴的产生、出口流速及柴油机缸内的燃烧特性、燃油经济性、排放特性等的影响,介绍了制模法、力传感器测量法、X射线相衬成像技术这三种新颖、可行的测量喷孔几何特征尺寸的方法。     

进气道喷射式氢发动机回火研究

氢发动机由于氢气空气混合气的点火能量低,经常发生回火和其它不正常燃烧现象,影响了氢发动机的性能。为了研究进气道喷射式氢发动机在不同负荷工况下的回火发生情况,对一台4缸2.0L的氢发动机进行了试验研究。结果表明:当氢发动机工作在小负荷工况时,氢气空气混合气的燃烧速度缓慢,致使剩余大量氢气未燃,引发回火;当氢发动机工作在大负荷工况时,由于缸内高温残余废气或者缸内未完全冷却的热点引燃氢气空气混合气,引发回火。     

缸内低压直喷汽油机喷油器设计研究

针对某型号摩托车发动机进行了缸内低压直喷喷油器设计,确定了喷油器的主要形式、喷孔数目、喷孔直径以及喷孔夹角的布局形式等主要参数,并利用高速摄影仪对该喷油器的喷雾特性进行了分析。     

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。     

喷油正时对正丁醇缸内直喷发动机性能影响分析

为解决正丁醇燃料应用于缸内直喷发动机时易造成混合气质量差的问题,以某款缸内直喷发动机为例,基于发动机的工作过程,采用三维计算流体力学(CFD)软件搭建了缸内直喷发动机的单缸物理模型,分析不同喷油正时对发动机性能的影响。研究结果表明,相对于推迟喷油,提前喷油提供了更多空气与燃料的混合时间,能够获得更好的混合气质量,从而能够达到较高的缸内压力,并能减少CO、soot和HC的排放,但NO_X的排放增加。     

汽油机缸内直喷稀薄燃烧技术(GDI)

在对GDI燃油喷射系统和燃烧系统等关键技术的介绍基础上,通过对GDI缸内流场的结构、在不同负荷下混合气分区域控制模式分析,阐明缸内直喷汽油机的工作过程、燃油经济性及排放特点。     

甲醇-汽油复合喷射发动机燃烧排放性能研究

为了研究不同比例甲醇和汽油混合燃料对发动机燃烧排放性能的影响,对1台1.4 L缸内直喷发动机加装了进气道喷射系统,改造为甲醇进气道喷射(MPI)+汽油缸内直喷(GDI)发动机,运用CFD技术建立该发动机模型,对不同甲醇热值替代比下的缸内混合气形成、燃烧和排放特性进行了研究。研究结果表明:在混合气形成方面,随着甲醇替代比的提高,缸内温度逐渐下降(但在点火时刻缸内温度下降趋势减缓),未蒸发燃料质量迅速增加。在缸内燃烧方面,提高甲醇替代比能够有效地加速缸内燃烧过程,提高缸内峰值缸压和峰值放热率,缩短滞燃期和燃烧持续期,使燃烧重心提前,但较高甲醇替代比下加速燃烧过程趋势减缓。在排放物生成方面,随着甲醇替代比的提高,NO_x排放逐渐增加,CO总排放量降低,但峰值CO量却呈现先增后减趋势,THC排放逐渐增加,其中大部分为未燃甲醇。     

缸内直喷汽油机的喷雾模拟

(接续第1期第13页) 4.2 喷雾锥角、喷孔布置对缸内混合气的影响 本文中喷雾锥角的定义是指两束对称油束中心线之间的夹角,某束油的锥角叫做一油束的喷雾锥角.     

汽油机缸内直喷技术及其应用前景

汽油机缸内直喷技术作为目前市场上广泛应用的一种先进发动机技术具有广阔的应用前景。文中详细介绍了汽油机缸内直喷的混合气形成模式、燃烧模式和该技术对发动机动力性、经济性和排放特性的影响,并对采用缸内直喷技术对发动机其他部件的要求进行了简单分析。     

掺氢天然气HCCI发动机燃烧特性数值模拟研究

为了研究不同运转参数对掺氢天然气均质压燃（HCCI）发动机的燃烧特性影响,基于Chemkin模拟软件,结合GRI-Mech3.0化学反应动力学机理,建立了HCCI 发动机的数值模型。数值模拟了掺氢天然气HCCI发动机在掺氢体积比为5%时不同运转参数下的燃烧特性,主要包括对发动机燃烧过程中缸内压力、温度、燃烧放热率和NO_x排放的影响。结果表明,在掺氢天然气HCCI发动机燃烧过程中,转速变化对缸内温度、压力和燃烧放热率的影响不大,但NO_x排放随转速增大而减小;缸内温度、压力、燃烧放热率及NO_x排放随过量空气系数增大而降低;缸内压力、燃烧放热率及NO_x排放随进气压力增大而提高,进气压力对缸内温度影响较小;缸内温度、压力、燃烧放热率及NO_x排放随进气温度增大而提高。为实际改善掺氢天然气HCCI发动机的燃烧动力性、经济性和减少排放提供了理论依据。