低温环境下柴油喷雾与燃烧特性试验研究

发布时间：2017-10-08 23:06

  本文关键词：低温环境下柴油喷雾与燃烧特性试验研究

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【摘要】：柴油在低温条件下的喷雾与燃烧是柴油机在低温起动以及低速小负荷等工况下不可避免的工作过程,对柴油机的低温起动性能,低速动力性能和排放性能等有着重要的影响。掌握背景条件和喷射条件对低温柴油的喷雾与燃烧过程的影响规律以及如何进行合理地控制是解决柴油机低温起动过程中最为关键的技术难题。本文首先利用阴影法和直拍法获得了不同喷射压力、背景温度和背景密度条件下的柴油自由射流气相和液相的喷雾过程图像。测量、计算分析了气相和液相雾注的贯穿距离、喷雾锥角和雾注体积的变化规律,总结了气相和液相喷雾特性的参数分析方法。得到了背景条件和喷射条件对气相和液相喷雾特征参数及其差值的影响规律,总结了液相最大贯穿距离与背景条件的变化关系式。然后,利用高速相机获得了自由射流的燃烧过程图像,利用Matlab数字图像技术对燃烧图像进行了处理,研究了不同背景条件和喷射条件对着火过程和火焰发展过程的影响规律。发现了在低温环境下,预混燃烧过程中燃烧剧烈程度会出现双峰的特征,即先增加后减小再增加的双阶段特征。接下来,分析了壁面高度壁面角度和壁面温度对低温柴油碰壁射流的着火滞燃期、着火点分布规律和火焰强度的影响规律;发现壁面温度对碰壁射流的着火和火焰发展过程有着明显的影响:壁面温度越低,背景环境中温度梯度越大,着火滞燃期逐渐增加,着火点更加远离壁面,燃烧强度明显下降,不同背景密度下的最低着火温度约为430℃。最后,分析了某柴油机的起动过程不同转速对应的最高压缩压力,拟合了实际最高压缩压力与理论绝热压缩压力之比随转速的变化关系式。进而推导了缸内压缩温度随发动机转速、压缩比和进气温度的变化关系式,讨论了柴油机低温起动过程中发动机转速、压缩比、进气温度和火焰预热塞供油速率的控制方法。
【关键词】：定容系统 低温 柴油喷雾 着火 火焰发展 喷射条件 背景条件 碰壁条件 控制方法
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK427
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-31
• 1.1 研究背景11
• 1.2 自由射流喷雾研究现状11-22
• 1.2.1 自由射流的破碎与雾化机理13-17
• 1.2.2 自由射流喷雾宏观特性研究现状17-22
• 1.3 柴油喷雾碰壁研究现状22-25
• 1.3.1 碰壁喷雾的形态与分析22-23
• 1.3.2 碰壁喷雾影响因素研究23-25
• 1.4 柴油着火与燃烧特性研究25-29
• 1.4.1 着火界限25-27
• 1.4.2 烃类的着火过程27-28
• 1.4.3 着火滞燃期28-29
• 1.5 本课题工作主要研究内容29-31
• 第2章 试验设备及图像处理方法31-51
• 2.1 试验测试系统搭建31-39
• 2.1.1 定容试验装置31-34
• 2.1.2 燃油供给系统34-36
• 2.1.3 数据采集系统36-37
• 2.1.4 控制系统37-39
• 2.2 阴影法测试原理39-42
• 2.2.1 光线的扰动39-40
• 2.2.2 光强对比度40-41
• 2.2.3 阴影法基本原理41-42
• 2.3 试验图像处理方法42-49
• 2.3.1 阴影法图像处理43-46
• 2.3.2 直拍法图像处理46-49
• 2.4 柴油射流试验内容49
• 2.5 本章小结49-51
• 第3章自由射流气液两相喷雾特性研究51-107
• 3.1 自由射流气相喷雾特性及其变化规律51-72
• 3.1.1 自由射流气相喷雾特性参数分析方法51-55
• 3.1.2 自由射流气相喷雾特性影响因素55-72
• 3.2 自由射流液相喷雾特性及其变化规律72-92
• 3.2.1 自由射流液相喷雾特性参数分析方法72-76
• 3.2.2 自由射流液相喷雾特性影响因素76-92
• 3.3 自由射流气液两相喷雾特性对比分析92-105
• 3.3.1 自由射流气液两相喷雾特性对比分析方法92-94
• 3.3.2 自由射流气液两相喷雾对比特性影响因素94-105
• 3.4 本章小结105-107
• 第4章 自由射流着火与火焰发展特性研究107-129
• 4.1 自由射流着火特性及其变化规律107-116
• 4.1.1 自由射流着火特性参数分析方法108
• 4.1.2 自由射流着火特性影响因素108-116
• 4.2 自由射流火焰初期发展特性及其变化规律116-127
• 4.2.1 自由射流火焰初期发展特性分析方法116-117
• 4.2.2 自由射流着火初期火焰发展特性影响因素117-127
• 4.3 本章小结127-129
• 第5章 碰壁射流着火与火焰发展特性研究129-145
• 5.1 碰壁射流着火特性及其变化规律129-137
• 5.1.1 背景温度对柴油自由与碰壁射流着火特性影响规律对比分析129-133
• 5.1.2 壁面高度对碰壁射流着火特性的影响规律133-135
• 5.1.3 壁面角度对碰壁射流着火特性的影响规律135-136
• 5.1.4 壁面温度对碰壁射流着火特性的影响规律136-137
• 5.2 碰壁射流火焰发展特性及其变化规律137-143
• 5.2.1 壁面高度对碰壁射流火焰发展特性的影响规律137-139
• 5.2.2 壁面角度对碰壁射流火焰发展特性的影响规律139-141
• 5.2.3 壁面温度对碰壁射流火焰发展特性的影响规律141-143
• 5.3 本章小结143-145
• 第6章 柴油机低温起动控制方法研究145-151
• 6.1 柴油机压缩温度145-147
• 6.2 柴油机低温起动控制方法147-149
• 6.2.1 起动转速的控制方法147-148
• 6.2.2 压缩比的控制方法148-149
• 6.2.3 火焰预热塞供油量控制方法149
• 6.3 本章小结149-151
• 第7章 结论及展望151-157
• 7.1 论文主要结论151-153
• 7.2 论文主要创新点153-156
• 7.3 后续工作展望156-157
• 参考文献157-163
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单163-164
• 致谢164-165
• 作者简介165

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 乔信起,高希彦,陈家骅,颜富纯;柴油机喷雾碰壁的探讨[J];车用发动机;1995年03期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 李理光;高压喷射柴油机喷射特性的研究[D];天津大学;1992年

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本文编号：996741