本文關(guān)鍵詞：燃料噴霧特性對(duì)壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒及排放的影響規(guī)律研究

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【摘要】：內(nèi)燃機(jī)自誕生之日起,因其對(duì)人們生活帶來(lái)極大便利而被廣泛的應(yīng)用,然而能源與環(huán)境問(wèn)題的日益突出使得人們不斷提出越來(lái)越嚴(yán)格的排放法規(guī),這對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程優(yōu)化及排放控制提出了更高的要求。燃料噴霧質(zhì)量的好壞直接影響著混合氣形成的質(zhì)量,進(jìn)而對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒和排放產(chǎn)生影響,是發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中最重要的一環(huán)。相關(guān)研究表明,燃料理化特性、噴霧控制條件、噴霧邊界條件等對(duì)燃料的噴霧都有著巨大的影響。通過(guò)燃料設(shè)計(jì),改變?nèi)剂系奶匦詢?yōu)化噴霧質(zhì)量,促進(jìn)燃燒,可作為降低發(fā)動(dòng)機(jī)排放污染物的一種重要手段。為此,本文針對(duì)汽油/柴油混合燃料,應(yīng)用模擬仿真的手段研究了不同燃料、不同噴油條件及噴霧邊界條件的燃料噴霧特性,并試驗(yàn)研究了汽油/柴油混合燃料對(duì)壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響。為實(shí)現(xiàn)燃料噴霧特性的光學(xué)測(cè)量,本文自行設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了可視化定容噴霧測(cè)試系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由定容器、燃油供給系統(tǒng)、進(jìn)排氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、光學(xué)測(cè)試系統(tǒng)等組成。并對(duì)系統(tǒng)的關(guān)鍵部分即定容器整體進(jìn)行了模擬及試驗(yàn)強(qiáng)度校核,保證了系統(tǒng)的可行性、安全性、可靠性。為研究燃料特性、噴霧控制條件及邊界條件對(duì)噴霧特性的影響,應(yīng)用AVL-Fire軟件建立了定容器內(nèi)蒸發(fā)狀態(tài)下燃料噴霧模型,研究了汽油/柴油混合燃料噴霧形態(tài)、噴霧貫穿距、索特平均直徑以及相關(guān)場(chǎng)分布情況。結(jié)果表明:隨柴油中摻入汽油的比例增加,噴霧最大噴霧貫穿距離縮短、噴霧達(dá)到最大貫穿距的時(shí)間提前,SMD減小。溫度場(chǎng)的分析表明,低溫區(qū)域主要發(fā)生在油束的中部和前部,添加汽油后的混合燃料有利于促進(jìn)燃料的的霧化、蒸發(fā)。不同燃料下,最大氣相速度發(fā)生在油束的中心軸線上,油束兩側(cè)速度較低,高汽油摻混比例的G50燃料油束兩側(cè)速度最小。隨燃油溫度升高,混合燃料粘度呈現(xiàn)規(guī)律性遞減,出最大貫穿距有所降低,SMD減小。隨噴油壓力增加,噴霧速率增加,最大貫穿距產(chǎn)生的時(shí)刻不斷提前,貫穿距峰值降低,SMD值不斷減小,噴霧初期混合燃料中非柴油成分迅速蒸發(fā),霧化效果不斷改善。隨噴孔直徑增大,噴霧貫穿距和SMD顯著增大,但是小孔徑對(duì)混合燃料中的非柴油成分蒸發(fā)促進(jìn)作用明顯。隨環(huán)境壓力增加,噴霧貫穿距的最大貫穿距離明顯縮短,SMD值減小。環(huán)境溫度對(duì)噴霧貫穿距的影響是持續(xù)性的,在油束發(fā)展階段,隨著環(huán)境溫度的增加噴霧貫穿距增加加快,油束穩(wěn)定階段后,環(huán)境溫度高的油束最大噴霧貫穿距反而短,SMD的值變大。在汽油/柴油混合燃料噴霧特性研究的基礎(chǔ)上,試驗(yàn)研究了不同邊界條件下汽油/柴油混合燃料對(duì)內(nèi)燃機(jī)燃燒和排放的影響。結(jié)果表明:汽油/柴油混合燃料噴霧特性對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒和排放影響比較顯著。中小負(fù)荷下缸內(nèi)壓力溫度較低,霧化質(zhì)量相對(duì)較差,滯燃期明顯延長(zhǎng),燃燒持續(xù)期減少,CO、HC和煙度排放較高。在中高負(fù)荷時(shí),隨混合燃料中汽油添加比例的增加,缸內(nèi)工質(zhì)的均勻性改善,碳煙排放降低,但NOx排放有所增加。提高噴油壓力,縮短了噴霧貫穿距,細(xì)化了液滴直徑,有利于燃料更好的霧化、蒸發(fā)及混合,增大了發(fā)動(dòng)機(jī)的預(yù)混合量,縮短了滯燃期及燃燒持續(xù)期,使排氣煙度降低,但是帶來(lái)了NOx排放量的增加,高汽油摻混比的燃料導(dǎo)致CO與HC排放量的增多。噴油時(shí)刻主要影響噴油時(shí)缸內(nèi)的環(huán)境壓力和溫度,隨著噴油時(shí)刻的延遲,噴油時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)溫度壓力均增加,滯燃期減少,燃燒相位延遲,最高燃燒壓力降低,燃燒持續(xù)期及壓力升高率略有下降,NOx排放顯著降低,但是高汽油摻混比的燃料NOx排放較高。
【關(guān)鍵詞】：燃料噴霧特性 汽油/柴油混合燃料 壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī) 燃燒 排放
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TK401
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-13
• 第1章 緒論13-35
• 1.1 引言13-16
• 1.2 燃料噴霧特性的研究16-25
• 1.2.1 燃料噴霧結(jié)構(gòu)、霧化、破碎機(jī)理16-19
• 1.2.2 燃油噴霧特性參數(shù)及理論研究19-23
• 1.2.3 燃料噴霧特性研究現(xiàn)狀及發(fā)展23-25
• 1.3 燃料噴霧特性研究方法及手段25-29
• 1.3.1 噴霧燃燒模擬設(shè)備25-27
• 1.3.2 噴霧研究的光學(xué)方法27-29
• 1.4 燃油噴霧特性的主要影響因素29-31
• 1.4.1 燃油的物理特性參數(shù)29-30
• 1.4.2 噴射的邊界條件30
• 1.4.3 噴嘴結(jié)構(gòu)30-31
• 1.5 汽油/柴油混合燃料研究現(xiàn)狀31-32
• 1.6 本文主要研究?jī)?nèi)容32-35
• 第2章 試驗(yàn)裝置及臺(tái)架的搭建35-49
• 2.1 定容燃燒彈設(shè)計(jì)的難點(diǎn)35-36
• 2.1.1 定容器設(shè)計(jì)方案35-36
• 2.2 定容器設(shè)計(jì)原則及設(shè)計(jì)36-40
• 2.2.1 定容器主體設(shè)計(jì)37-38
• 2.2.2 噴油器位置及密封設(shè)計(jì)38-39
• 2.2.3 定容器觀察視窗的設(shè)計(jì)39-40
• 2.3 充排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)40-41
• 2.4 高壓共軌系統(tǒng)的設(shè)計(jì)41-42
• 2.5 進(jìn)氣加熱系統(tǒng)42
• 2.6 高速攝影系統(tǒng)42-44
• 2.7 光路設(shè)計(jì)44
• 2.8 試驗(yàn)臺(tái)架及發(fā)動(dòng)機(jī)44-46
• 2.8.1 試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)44-45
• 2.8.2 主要儀器設(shè)備45-46
• 2.9 試驗(yàn)用燃料的理化特性46-47
• 2.10 本章小結(jié)47-49
• 第3章 噴霧模擬仿真計(jì)算模型構(gòu)建及驗(yàn)證49-63
• 3.1 噴霧數(shù)值模型49
• 3.2 控制方程49-51
• 3.2.1 連續(xù)控制方程49-50
• 3.2.2 湍流流動(dòng)控制方程50
• 3.2.3 液滴控制方程50-51
• 3.3 噴霧子模型51-52
• 3.3.1 湍流子模型51
• 3.3.2 破碎子模型51
• 3.3.3 蒸發(fā)子模型51-52
• 3.4 本文選用的子模型52-54
• 3.5 模型驗(yàn)證54-61
• 3.5.1 噴霧模擬幾何形狀的建立及其網(wǎng)格劃分54
• 3.5.2 噴霧模型的驗(yàn)證54-61
• 3.6 本章小結(jié)61-63
• 第4章 汽油/柴油混合燃料噴霧特性仿真研究63-87
• 4.1 燃料性質(zhì)改變對(duì)汽油/柴油混合燃料噴霧特性的影響63-72
• 4.1.1 汽油/柴油混合燃料噴霧發(fā)展情況63-66
• 4.1.2 汽油/柴油混合燃料噴霧特性66-68
• 4.1.3 汽油/柴油混合燃料的噴霧場(chǎng)68-72
• 4.2 燃料溫度對(duì)汽油/柴油混合燃料霧化的影響72-75
• 4.3 噴油壓力改變對(duì)汽油/柴油混合燃料噴霧特性的影響75-77
• 4.4 噴孔直徑改變對(duì)汽油/柴油混合燃料噴霧特性的影響77-80
• 4.5 環(huán)境壓力改變對(duì)汽油/柴油混合燃料噴霧特性的影響80-82
• 4.6 環(huán)境溫度改變對(duì)汽油/柴油混合燃料噴霧特性的影響82-85
• 4.7 本章小結(jié)85-87
• 第5章 汽油/柴油混合燃料對(duì)燃燒與排放的影響試驗(yàn)研究87-99
• 5.1 汽油/柴油很合燃料對(duì)燃燒及排放的影響87-91
• 5.1.1 汽油/柴油混合燃料對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過(guò)程的影響87-89
• 5.1.2 不同比例汽油/柴油混合燃料對(duì)排放的影響89-91
• 5.2 噴油壓力對(duì)壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒及排放特性的影響91-94
• 5.2.1 噴油壓力對(duì)燃燒特性的影響91-93
• 5.2.2 噴油壓力對(duì)排放特性的影響93-94
• 5.3 噴油時(shí)刻對(duì)燃燒及排放特性的影響94-97
• 5.3.1 噴油時(shí)刻對(duì)燃燒特性的影響94-96
• 5.3.2 噴油時(shí)刻對(duì)排放特性的影響96-97
• 5.4 本章小結(jié)97-99
• 第6章 全文總結(jié)及未來(lái)工作展望99-103
• 6.1 全文總結(jié)99-101
• 6.2 未來(lái)工作展望101-103
• 參考文獻(xiàn)103-109
• 作者簡(jiǎn)介109-111
• 致謝111

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 程翔;張光德;熊文;;一種電控燃料噴射系統(tǒng)簡(jiǎn)易試驗(yàn)裝置[J];內(nèi)燃機(jī);2007年02期

2 G.Becchi;A.Guglielmotti;柴陸合;;關(guān)于柴油機(jī)工況的幾個(gè)特殊燃料噴射現(xiàn)象的影響[J];國(guó)外內(nèi)燃機(jī)車;1975年02期

3 福田信毅;董堯清;;電子式燃料噴射裝置[J];國(guó)外內(nèi)燃機(jī)車;1982年07期

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本文編號(hào)：1069470