柴油机燃油分段喷射对缸内燃烧的影响及匹配研究

发布时间：2017-06-10 01:05

  本文关键词：柴油机燃油分段喷射对缸内燃烧的影响及匹配研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着科技的进步和发展，石油天然气等能源不断的消耗，人们对能源的经济性和利用率提出了更高的要求，通过柴油机的高压共轨实现燃油的分段喷射正是可以满足此项要求，通过高压共轨实现分段喷射来提高的柴油机的动力性能和经济性方面，国内外的学者所做的试验研究较少。随着能源的消耗逐步增加和对柴油机动力性能要求的不断提高，需要针对分段喷射对缸内燃烧特性的影响开展进一步试验研究和探讨。 本文首先通过132mm缸径的单缸柴油机台架，利用高压共轨实现燃油的分段喷射。在1500r/min、1800r/min不同转速下，针对预喷油量、主预喷间隔和涡流比对柴油机燃烧性能的影响开展了研究，分析了分段喷射的不同参数对柴油机性能的影响。研究得出以下结论：1）合适的预喷油量可以改善柴油机的动力性能，随着预喷油量的增大，柴油机指示功率先增大后降低。这是因为预喷燃烧的初期放热可以提高缸内的温度和压力，对主喷有一定的引燃效果，提高柴油机功率。2）主预喷间隔对缸内的燃烧也有重要的影响，随着主预喷间隔的增大，主喷最高燃烧压力有所提高，压力峰值不断后移，主预喷间隔的增大，，前期压力升高率明显的降低可以很好降低发动机燃烧噪声。因此选择合适的主预喷间隔可以明显的降低发动机的燃烧噪声。3)涡流对缸内的燃烧也具有重要的影响，对比涡流比1和0的缸内燃烧情况分析可知，一定程度上，涡流可以促进油气的混合，提高油气混合的效率，从而改善柴油机的燃烧效率，提升了柴油机的动力性能。 其次运用FIRE软件建立132mm缸径单缸柴油机燃烧系统仿真模型，并完成了模型的验证校核，在1600r/min、1800r/min、2000r/min、2200r/min、2500r/min五种不同转速下探讨喷油器喷孔数与涡流比的匹配关系，完成了6孔、8孔和10孔喷油器分段喷射参数与涡流比的匹配研究。同时在1600r/min、1800r/min、2000r/min、2200r/min，四种转速，不同负荷（50%，100%）下，优化发动机的主喷提前角和主预喷间隔，得出最佳的分段喷射参数。结论表明：1）相同转速下，有涡流的发动机的指示功率随着柴油机喷孔数目的增加而不断的降低。2）不同转速下，6孔喷油器方案有最高指示功率，最高指示功率对应的涡流比随着转速的增大不断减小。3）在发动机的中低转速各负荷工况下，最高指示功率随着发动机的转速升高，主喷提前角是逐渐增大的。最高指示功率对应的最佳主预喷间隔随着负荷的增大而升高。
【关键词】：柴油机 分段喷射 燃烧特性 数值模拟 涡流比
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK421
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-21
• 1.1 选题的背景与意义10-11
• 1.2 柴油机分段喷射的目的和实现方法11-13
• 1.2.1 压电晶体驱动的高压共轨电控喷油器11-12
• 1.2.2 柔性控制喷油规律的共轨系统12-13
• 1.2.3 电控共轨式喷油系统13
• 1.3 柔性喷射技术国内外的研究现状13-17
• 1.3.1 国外柔性喷射技术的研究状况14-16
• 1.3.2 国内柔性喷射技术的研究状况16-17
• 1.4 数值计算在柴油机分段喷射过程研究中的应用17-19
• 1.4.1 内燃机燃烧模型的发展和分类17-18
• 1.4.2 柴油机燃烧过程数值仿真软件18-19
• 1.5 本文的研究内容19-21
• 第2章 分段喷射的高压共轨试验台架及试验方案21-30
• 2.1 分段喷射的高压共轨试验台架21-25
• 2.1.1 试验装置和测试设备21-24
• 2.1.2 试验柴油机的主要参数24-25
• 2.2 试验方法和试验方案25-29
• 2.2.1 试验方法25
• 2.2.2 试验方案25-29
• 2.3 本章小结29-30
• 第3章 分段喷射缸内燃烧特性的试验研究30-46
• 3.1 预喷油量对柴油机燃烧性能的影响30-36
• 3.1.1 预喷油量对柴油机瞬时放热率、功率、燃油消耗率的影响30-33
• 3.1.2 预喷油量对柴油机缸内压力、压升率、排气温度的影响33-36
• 3.2 主预喷间隔对柴油机燃烧性能的影响36-40
• 3.2.1 主预喷间隔对柴油机瞬时放热率、功率、单位质量燃油功率的影响36-38
• 3.2.2 主预喷间隔对柴油机缸压、压升率、排气温度的影响38-40
• 3.3 涡流对柴油机缸内燃烧情况的影响分析40-45
• 3.3.1 涡流对柴油机瞬时放热率、功率、单位质量燃油功率的影响40-43
• 3.3.2 涡流对柴油机缸压、压升率、排气温度的影响43-45
• 3.4 本章小结45-46
• 第4章 柴油机燃油分段喷射仿真模型的建立46-55
• 4.1 计算的理论46-50
• 4.1.1 基本控制方程46-48
• 4.1.2 湍流模型和壁面模型48-50
• 4.2 计算过程及模型验证50-54
• 4.2.1 Fire 软件介绍50
• 4.2.2 发动机的基本参数50-52
• 4.2.3 模型的初始条件和边界条件52
• 4.2.4 模型的校核验证52-54
• 4.3 本章小结54-55
• 第5章 进气涡流及不同工况下分段喷射匹配研究55-69
• 5.1 进气涡流比与喷孔数的匹配55-62
• 5.1.1 总体量分析58-59
• 5.1.2 场量分析59-62
• 5.2 各工况点的优化与匹配62
• 5.3 各工况点分段喷射的优化匹配62-68
• 5.3.1 主喷提前角的优化62-66
• 5.3.2 主预喷间隔的优化66-68
• 5.4 本章小结68-69
• 第6章 全文总结与展望69-71
• 6.1 全文总结69-70
• 6.2 后续工作和展望70-71
• 参考文献71-74
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单74-75
• 致谢75

【参考文献】

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本文编号：437044