高压空气射流控制柴油预混合气着火研究

发布时间：2017-09-25 21:17

  本文关键词：高压空气射流控制柴油预混合气着火研究

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【摘要】：随着工业的进步,能源问题日益严重,人们环境保护意识不断提高,大家对发动机的效率和排放等性能提出了更高的要求。学者们提出了“均质预混合燃烧”这一新的内燃机燃烧理论。均质预混合燃烧可以很好地解决内燃机的效率和排放问题,但是仍面临着工况范围窄、燃烧速率和着火始点难以主动控制的难题。为实现均质预混合燃烧方式着火相位的主动精确控制,本文研究了高压空气射流控制柴油预混合气着火相位这一方法。其主要原理为：在进气冲程或压缩冲程,向气缸里喷入柴油,形成预混合气；调整发动机的有效压缩比,从而降低压缩上止点时预混合气的温度以及压力,让预混合气处于不能被直接压燃而又接近燃烧的临界状态；接近压缩终点时,向燃烧室里喷射一定量高压空气,与原柴油预混合气进行再次混合,同时压缩原来的柴油预混合气,使其局部温度和压力快速升高达到着火条件而燃烧,从而达到主动控制着火相位的目的。本文针对一个燃烧弹,通过模拟计算的方式,研究了高压气体喷气温度、喷气压力以及单向阀出口直径对燃烧弹内最大温升的影响。论文涉及的主要工作为：建立燃烧弹模型,利用三维CFD软件Fire进行计算。模拟分析了不同参数对燃烧弹内混合气的影响。结果表明,高压气体射流冲击燃烧弹内混合气,能使部分原气体温度迅速上升。喷气压力和温度的提高以及单向阀出口直径的扩大,均能使最大温升有一定的升高。喷气压力较小时,喷气压力的变化主导最大温升的变化；喷气压力较大时,喷气温度和单向阀出口直径的变化主导最大温升的变化。根据模拟计算结果,选择合适的参数,搭建了相应的实验系统。
【关键词】：柴油预混合气 高压空气 射流控制压缩着火 数值模拟
【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】：TK401
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-19
• 1.1 前言8-9
• 1.2 柴油机的发展9-10
• 1.3 石油资源危机10-11
• 1.4 环境污染与排放法规11-13
• 1.5 均质预混合燃烧方式13-18
• 1.5.1 HCCI燃烧方式的优点14-16
• 1.5.2 HCCI燃烧方式遇到的问题16-18
• 1.6 本文的主要研究意义和内容18-19
• 2 JCCI燃烧系统与复合发动机19-30
• 2.1 国内外研究现状19-20
• 2.2 JCCI燃烧系统类型20-22
• 2.3 JCCI燃烧系统特点22-23
• 2.4 复合热力循环23-24
• 2.5 复合发动机24
• 2.6 复合发动机结构及工作原理24-26
• 2.7 复合发动机多种工作模式分析26-29
• 2.7.1 低工况26-27
• 2.7.2 中等工况27
• 2.7.3 高工况27-28
• 2.7.4 制动回收能量28-29
• 2.8 本章小结29-30
• 3 燃烧弹模型的建立与模拟计算30-48
• 3.1 建立燃烧弹模型30-31
• 3.2 AVL Fire简介31-35
• 3.2.1 控制体积守恒定律的一般形式32-33
• 3.2.2 源项和本质联系33-34
• 3.2.3 守恒定律的总结34
• 3.2.4 旋转坐标系中控制方程34-35
• 3.3 模型网格划分35-36
• 3.4 边界条件和初始条件的相关设定36-37
• 3.5 计算结果分析37-47
• 3.5.1 单向阀出口直径对燃烧弹内工质状态的影响38-39
• 3.5.2 喷气温度对燃烧弹内工质状态的影响39-40
• 3.5.3 喷气压力对燃烧弹内工质状态的影响40-41
• 3.5.4 燃烧弹内初始压力对燃烧弹内工质状态的影响41-42
• 3.5.5 单向阀出口直径、喷气温度、压力对最大温升的综合影响42-46
• 3.5.6 燃烧弹内整体的温度变化46-47
• 3.6 本章小结47-48
• 4 试验台架的设计与搭建48-52
• 4.1 试验系统设计48-49
• 4.2 温度控制系统49
• 4.3 电控系统49-51
• 4.4 本章小结51-52
• 5 结论与展望52-54
• 5.1 结论52
• 5.2 展望52-54
• 参考文献54-58
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况58-59
• 致谢59-60

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本文编号：919630