基于高压共轨喷射的柴油机双层分流燃烧系统喷雾试验及模拟研究

发布时间：2017-12-07 23:31

  本文关键词：基于高压共轨喷射的柴油机双层分流燃烧系统喷雾试验及模拟研究

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【摘要】：为了优化传统直喷式柴油机燃烧室内的燃油分布,加快油气混合,提升空气利用率,课题组提出了双层分流燃烧室的设计思想,即利用碰撞台的分流导向作用使喷雾分别向上层和下层发展,优化燃油分布,提高柴油机效率。结合高压共轨燃油喷射技术对双层分流燃烧系统进行优化十分必要。本文基于喷雾可视化测试系统和高压共轨燃油喷射系统,利用直接摄影法对设计开发的双层分流燃烧系统内喷雾发展过程进行试验研究,应用三维CFD软件Converge对缸内燃烧过程进行了数值模拟。基于高压共轨喷油试验台对孔径为0.16mm和0.18mmm的单孔喷油嘴进行了喷油嘴标定试验,测得了喷油嘴的供油特性MAP图。试验从喷油压力、喷孔直径、环境条件、喷射策略四个方面对喷雾特性的影响进行了探究。自由喷雾的试验表明,随着燃油喷射压力的升高,喷雾贯穿距及喷雾扩展面积都呈现明显增大的趋势,而喷雾锥角却变小；相同的燃油喷射压力下,喷孔直径越小,在一定时间内喷雾贯穿距、喷雾面积越大,而小孔径喷孔对应的喷雾锥角呈现先比大孔径喷孔大后比其小的特点；随着环境温度及压力的增大,液相喷雾蒸发加剧,可见喷雾量减少；带有后喷的燃油喷射策略与单次喷射相比,燃油喷雾贯穿距及扩展面积都呈现增大的趋势,且随着主喷与后喷时间间隔的增大贯穿距及扩展面积增大趋势更加明显。对于Ⅰ、Ⅱ两种类型双层分流燃烧室的喷雾可视化试验结果表明：在相同的燃油喷射压力下,同一时刻Ⅱ型燃烧室有更大的喷雾扩展面积,喷雾在燃烧室上下层分配更合理；随着喷油压力升高,Ⅰ、Ⅱ型燃烧室中喷雾扩展面积都呈增大趋势；孔径对燃烧室中喷雾扩展影响不大,大孔径喷雾扩展面积稍大；随着发动机负荷的增大,喷油量增多,相同喷射压力下,小负荷的喷雾油束更小,发展速率更快,更有利于油气的混合,易形成较为均匀的混合气；随着负荷增大燃油喷雾在碰撞台附近导向圆弧和狭缝中燃油浓度大,且狭缝中温度较低,气流较弱,不利于燃油喷雾的雾化和蒸发,从结构设计结合油雾分布合理分配燃烧室上下层比例并减少进入狭缝中的燃油喷雾十分必要；后喷策略可以优化喷雾发展效果。数值模拟结果表明：燃烧室凹坑过深会造成燃油喷雾在凹坑中的聚集；凹坑深的Ⅱ型燃烧室内形成更多的卷流；Ⅰ型燃烧室内高温区是由于燃油喷雾在上层分布多且呈团状分布,Ⅱ型燃烧室由于凹坑的存在高温区呈狭长的带状分布。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK423

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本文编号：1264242