喷射策略对某重型柴油机高原燃烧特性的影响
发布时间：2021-11-23 17:35
为研究高原条件下不同喷射策略对某重型柴油机燃烧特性的影响。建立基于ECFM-3Z燃烧模型的某增压柴油机燃烧室三维模型并将其与平原台架试验结果进行对比验证,分析在海拔4 550 m条件下不同喷射策略对柴油机缸内燃烧过程的影响。结果表明,随着喷油提前角增大,单次喷射时缸内高温区域缩小,温度分布变得均匀,缸内预混合燃烧增强。和平原条件下的结果相比,喷油提前角的增大可以减少碳烟的排放但是增加了NOx的排放。采用多次喷射策略时,预喷的提前可以使燃油与空气混合更充分,从而有助于主喷燃油更好地燃烧,功率能够得到进一步提升,较单次喷射NOx排放增加,碳烟排放减少。根据模拟结果最终选择预喷提前角为22°CA BTDC和主喷提前角为2°CA BTDC的喷射策略,示功图面积较单次喷射相比有所提高,可恢复至平原的85.6%。
【文章来源】：科学技术与工程. 2020,20(17)北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
1/8燃烧室网格模型
图1 1/8燃烧室网格模型设置模拟计算的始点与终点分别为194°CA和480°CA,并对比模拟结果和试验结果以验证模拟计算的有效性。标定工况下气缸内平均压力的模拟结果与试验结果如图2所示。由图2可知,虽然模拟结果与试验结果的具体数值大小有少许差异,但是曲线在形状与趋势上基本一致。模拟结果与试验结果存在误差的主要原因是由于计算模型的经验参数仅通过经验选取,但误差保持在5%之内说明模拟结果与实验结果吻合较好,该计算模型能够适用于下文的研究过程。
不同喷油提前角下缸内局部可燃混合气的分布情况如图3所示,图中BTDC(before top dead center)代表上止点前。燃油喷入气缸内的时间随着喷油提前角变化而变化,缸内的气体分布情况也因此不同。从图3中可以看出,在相同时刻,缸内可燃混合物的分布区域随着喷油提前角的增大而变广,燃油喷射时缸内温度和排气阻力也随之减小,燃油与空气混合就更充分,有助于组织良好的预混合燃烧。着火时缸内气体的均匀程度随着喷油时刻的提前而更完全。图4所示为不同提前角下380°CA时刻缸内氧气分布图。喷油提前角增大,空气与燃油混合更完全,有利于预混合燃烧良好进行。如图4所示,氧气的分布范围随着喷油提前角的增大而减小,同时同一区域的氧气浓度也较低,燃烧持续时间越短。此外,也可以看出缸内燃烧发展的方向,有助于更加合理地优化缸内的燃烧。缸内的温度场分布随喷油提前角的变化如图5所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]海拔高度对柴油机缸内热流分布影响规律研究[J]. 刘永丰,王龙飞,刘胜,尹玉婷,杨震寰. 兵工学报. 2018(06)
[2]高原环境下重型柴油机的性能优化研究[J]. 谭丕强,王德源,王成官,李远,楼狄明,李云广,刘胜,杨振寰. 兵工学报. 2018(03)
[3]高原环境对缸内燃烧及壁面油膜的影响研究[J]. 刘永丰,杨震寰,成立强,王龙飞,黄树和,鲍通,薛赪,高英英. 车用发动机. 2016(06)
[4]供油提前角和排气再循环对二甲醚发动机排放影响的对比研究[J]. 吴君华,葛飞,陈兴林. 科学技术与工程. 2016(33)
[5]重型车用柴油机燃烧与排放特性分析[J]. 李若亭,王宪成,孙志新,赵文柱,胡俊彪. 科学技术与工程. 2016(11)
[6]某高原增压柴油机喷油提前角优化及性能研究[J]. 徐华平,石岩峰,张旭,刘炳霞,王宪淼. 内燃机工程. 2015(06)
[7]柴油机高原环境适应性研究综述[J]. 周广猛,刘瑞林,董素荣,许翔,刘刚. 车用发动机. 2013(04)
[8]高原环境重型车用柴油机热负荷性能分析[J]. 王宪成,郭猛超,张晶,孙志新. 内燃机工程. 2012(01)
[9]高原发动机热管理系统性能分析研究[J]. 汪茂海,陈涛,张扬军,杨宏,刘景平,诸葛伟林. 汽车工程. 2010(10)
硕士论文
[1]汽油机SI-HCCI混合燃烧的仿真研究[D]. 高敏明.天津大学 2009
本文编号：3514359
【文章来源】：科学技术与工程. 2020,20(17)北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
1/8燃烧室网格模型
图1 1/8燃烧室网格模型设置模拟计算的始点与终点分别为194°CA和480°CA,并对比模拟结果和试验结果以验证模拟计算的有效性。标定工况下气缸内平均压力的模拟结果与试验结果如图2所示。由图2可知,虽然模拟结果与试验结果的具体数值大小有少许差异,但是曲线在形状与趋势上基本一致。模拟结果与试验结果存在误差的主要原因是由于计算模型的经验参数仅通过经验选取,但误差保持在5%之内说明模拟结果与实验结果吻合较好,该计算模型能够适用于下文的研究过程。
不同喷油提前角下缸内局部可燃混合气的分布情况如图3所示,图中BTDC(before top dead center)代表上止点前。燃油喷入气缸内的时间随着喷油提前角变化而变化,缸内的气体分布情况也因此不同。从图3中可以看出,在相同时刻,缸内可燃混合物的分布区域随着喷油提前角的增大而变广,燃油喷射时缸内温度和排气阻力也随之减小,燃油与空气混合就更充分,有助于组织良好的预混合燃烧。着火时缸内气体的均匀程度随着喷油时刻的提前而更完全。图4所示为不同提前角下380°CA时刻缸内氧气分布图。喷油提前角增大,空气与燃油混合更完全,有利于预混合燃烧良好进行。如图4所示,氧气的分布范围随着喷油提前角的增大而减小,同时同一区域的氧气浓度也较低,燃烧持续时间越短。此外,也可以看出缸内燃烧发展的方向,有助于更加合理地优化缸内的燃烧。缸内的温度场分布随喷油提前角的变化如图5所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]海拔高度对柴油机缸内热流分布影响规律研究[J]. 刘永丰,王龙飞,刘胜,尹玉婷,杨震寰. 兵工学报. 2018(06)
[2]高原环境下重型柴油机的性能优化研究[J]. 谭丕强,王德源,王成官,李远,楼狄明,李云广,刘胜,杨振寰. 兵工学报. 2018(03)
[3]高原环境对缸内燃烧及壁面油膜的影响研究[J]. 刘永丰,杨震寰,成立强,王龙飞,黄树和,鲍通,薛赪,高英英. 车用发动机. 2016(06)
[4]供油提前角和排气再循环对二甲醚发动机排放影响的对比研究[J]. 吴君华,葛飞,陈兴林. 科学技术与工程. 2016(33)
[5]重型车用柴油机燃烧与排放特性分析[J]. 李若亭,王宪成,孙志新,赵文柱,胡俊彪. 科学技术与工程. 2016(11)
[6]某高原增压柴油机喷油提前角优化及性能研究[J]. 徐华平,石岩峰,张旭,刘炳霞,王宪淼. 内燃机工程. 2015(06)
[7]柴油机高原环境适应性研究综述[J]. 周广猛,刘瑞林,董素荣,许翔,刘刚. 车用发动机. 2013(04)
[8]高原环境重型车用柴油机热负荷性能分析[J]. 王宪成,郭猛超,张晶,孙志新. 内燃机工程. 2012(01)
[9]高原发动机热管理系统性能分析研究[J]. 汪茂海,陈涛,张扬军,杨宏,刘景平,诸葛伟林. 汽车工程. 2010(10)
硕士论文
[1]汽油机SI-HCCI混合燃烧的仿真研究[D]. 高敏明.天津大学 2009
本文编号：3514359
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dongligc/3514359.html
