高压喷射对轻型柴油机喷雾、燃烧及排放的影响

发布时间：2018-10-10 10:49

【摘要】：随着汽车行业的蓬勃发展,石油资源的年消耗量也在逐年增加,人类陷入了石油枯竭的威胁和工业发展需要的矛盾中;空气污染日益严重,全国范围内多地,特别是东南沿海经济发达的地区,已经出现了雾霾天气,空气指数为重度污染,直接危害人类的健康。节能和环保仍是汽车行业研究领域的两大主题。柴油机在中重型机中占有重要地位,在轻型机中也占有一席之地。合理的组织燃烧对发动机节能减排有重要作用,而喷射压力对雾化质量有重大影响,从而影响油气两者的混合速率和在燃烧室内的分布情况,浓度场的分布情况影响柴油机的着火和火焰的传播,继而影响燃烧过程中排放物的生成情况。随着柴油机的发展,可实现的燃油喷射压力已经提高到300MPa并可能继续提高。如此高的喷射压力对柴油机的节能减排的影响和意义有待明确,所以本文研究喷射压力对轻型柴油机喷雾、燃烧及排放的影响。研究结果表明:1、一般情况下,提高喷射压力可以缩短喷油持续期,提高雾化质量,提高油与气的混合效率,缩短滞燃期,预燃烧剧烈,放热率峰值增加,燃烧重心提前,燃烧持续期缩短,缸内平均压力峰值和缸内平均温度峰值增加。2、当喷射压力达到某一定值时,继续提高喷射压力对雾化特性的影响有限。在转速和负荷不同的情况下,缸内气流运动状况不同,因此,具体达到何值之后对雾化质量的影响有限也不相同。虽然继续提高喷射压力对雾化质量的影响变小,但是在中高转速或者中高负荷的情况下,特别是大负荷时,提高喷射压力对喷油持续期的缩短效果明显,缩短喷油持续期对燃油浓度场的分布情况仍有着不容忽视的影响,所以继续提高喷射压力对燃烧情况有影响。3、在低转速低负荷(1000r/min-20%负荷)时,采用较低喷射压力时,由于避免了碰壁,实现空间混合,反而提高混合效率。所以在低转速低负荷的情况下,喷射压力不能设定的太高,对该轻型柴油样机在该工况下,最佳喷射压力是60MPa左右。此时,喷射压力不能任意提高,低负荷时喷油量小,提高喷射压力导致喷油持续期缩短,使在实际中使用的喷油器不能实现精确喷射。不仅增加喷油系统磨损和增加控制难度,还影响发动机性能。4、当发动机为中低转速时,由于缸内气体湍流运动不够强烈,一般容易发生燃油碰壁的情况;而高转速时由于缸内气体湍流运动强烈,一般不容易发生燃油碰壁情况。并且由于转速的不同,缸内湍流运动情况不同,油束与气缸轴线间的夹角也不同,由于样机为ω型燃烧室,转速越高,油束与气缸轴线间的夹角越大。5、提高喷射压力使混合气更均匀,避免局部缺氧区域,soot排放降低。一般提高喷射压力会使燃烧剧烈,温度增加,使HC和CO排放降低,而NOx排放增加。但是在小负荷情况下,由于柴油机空燃比一般比较大,特别是在高速小负荷时导致混合气浓度过稀,而使HC排放增加。而在个别工况和喷射压力范围内,由于燃烧提前而剧烈产生的高温,反而使CO生成量增加,而燃烧持续期比较短,后期氧化不充分,CO排放增加。在高速小负荷时,过度均匀的浓度场分布会实现低温燃烧,反而使NOx排放降低。
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【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U464.172

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