為了滿(mǎn)足發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放的要求,設(shè)計(jì)與進(jìn)氣系統(tǒng)和燃油噴射系統(tǒng)相匹配的燃燒室構(gòu)型至關(guān)重要。采用數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方法,對(duì)電控單缸柴油機(jī)的燃燒室進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化。參考基準(zhǔn)機(jī)型的主要結(jié)構(gòu)參數(shù),完成燃燒室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),采用Euler-Lagrange聯(lián)合仿真法對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定點(diǎn)和扭矩點(diǎn)的性能進(jìn)行計(jì)算,并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比;對(duì)燃燒室結(jié)構(gòu)進(jìn)行參數(shù)化建模,研究標(biāo)定點(diǎn)和扭矩點(diǎn)工況下燃燒室縮口比、燃燒室深度、燃燒室內(nèi)徑3個(gè)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)耗油率和排放的影響。結(jié)果表明:EulerLagrange聯(lián)合仿真法滿(mǎn)足燃燒室設(shè)計(jì)要求;在進(jìn)氣系統(tǒng)和燃油噴射系統(tǒng)確定的情況下,燃燒室的3個(gè)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能有顯著影響。 

【文章來(lái)源】：清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2016,56(10)北大核心EICSCD

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【部分圖文】：

圖１Ｅｕｌｅｒ多相流與Ｌａｇｒａｎｇｅ噴霧聯(lián)合仿真流程圖數(shù)值模型及參數(shù)選取

功率／ｋＷ）＠（轉(zhuǎn)速／（ｒ·ｍｉｎ－１））１８．３８＠２２００（最大扭矩／（Ｎ·ｍ））＠（轉(zhuǎn)速／（ｒ·ｍｉｎ－１））８９．０＠１５００扭矩點(diǎn)耗油率／（ｇ·（ｋＷ·ｈ）－１）≤２２０（缸徑／ｍｍ）×（沖程／ｍｍ）１１３×１４０壓縮比１７．５∶１噴油系統(tǒng)電控單體泵噴射開(kāi)啟壓力／ＭＰａ２５過(guò)量空氣系數(shù)＞１．５進(jìn)氣渦流比２．０根據(jù)燃油噴射系統(tǒng)形式和發(fā)動(dòng)機(jī)總體結(jié)構(gòu)參數(shù)，選擇深坑縮口ω型燃燒室，燃燒室結(jié)構(gòu)示意圖如圖２所示。圖２燃燒室結(jié)構(gòu)示意圖２．２聯(lián)合仿真分析噴油器中置，考慮到燃燒室對(duì)稱(chēng)性和計(jì)算時(shí)間成本，選擇整個(gè)計(jì)算區(qū)域的１／７作為模擬區(qū)。數(shù)值仿真從進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉５９０°起，到排氣門(mén)打開(kāi)８５０°結(jié)束，分別計(jì)算標(biāo)定點(diǎn)和扭矩點(diǎn)工況下，單缸柴油機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放特性。部分計(jì)算條件如表３所示，其中初始渦流比由專(zhuān)門(mén)的氣道試驗(yàn)測(cè)試（試驗(yàn)地點(diǎn)：天津內(nèi)燃機(jī)研究所）給出，溫度邊界條件由１維軟件ＧＴ－Ｐｏｗｅｒ（ｖ７．３）計(jì)算給出。得到的標(biāo)定點(diǎn)和扭矩點(diǎn)的缸內(nèi)壓強(qiáng)和放熱率分別如圖３和４所示。表３初始和邊界條件計(jì)算范圍／（°）５９０～８５０噴霧過(guò)程計(jì)算時(shí)間步長(zhǎng)／μｓ５轉(zhuǎn)速／（ｒ·ｍｉｎ－１）１５００／２２００初始?jí)簭?qiáng)／Ｐａ１０５初始溫度／Ｋ３０３初始渦流比２．２初始湍動(dòng)能／（ｍ２·ｓ－２）１８．３６特征長(zhǎng)度尺度／ｍｍ５．３６活塞頂面溫度／Ｋ６００氣缸頂面溫度／Ｋ５５０氣缸側(cè)面溫度／Ｋ４５０

蘭旭東，等：電控單缸柴油機(jī)燃燒室設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究１１１１圖３缸內(nèi)壓強(qiáng)和放熱率隨曲軸轉(zhuǎn)角變化（標(biāo)定點(diǎn)）圖４缸內(nèi)壓強(qiáng)、放熱率隨曲軸轉(zhuǎn)角變化（扭矩點(diǎn)）單缸柴油機(jī)的標(biāo)定點(diǎn)機(jī)械效率取為０．７５，扭矩點(diǎn)機(jī)械效率取為０．８０［８］，得到標(biāo)定點(diǎn)的功率為１９．２６ｋＷ，燃料消耗率為２０７．５ｇ／（ｋＷ·ｈ）；最大扭矩為９３．４Ｎ·ｍ，扭矩點(diǎn)耗油率為２０６．３ｇ／（ｋＷ·ｈ）。從計(jì)算結(jié)果來(lái)看，設(shè)計(jì)的燃燒室滿(mǎn)足單缸柴油機(jī)性能指標(biāo)要求（如表２所示）。２．３單缸柴油機(jī)性能試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)性能定型試驗(yàn)在山東省內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站進(jìn)行，設(shè)計(jì)指標(biāo)與檢測(cè)結(jié)果如表４所示。從檢測(cè)結(jié)果來(lái)看，設(shè)計(jì)的單缸柴油機(jī)性能全面達(dá)到了第二代單缸柴油機(jī)性能指標(biāo)（根據(jù)《非道路移動(dòng)機(jī)械用柴油機(jī)排氣污染物排放限值及測(cè)量方法（中國(guó)第三、四階段）》（ＧＢ２０８９１—２０１４））。３燃燒室結(jié)構(gòu)優(yōu)化燃燒室主要結(jié)構(gòu)參數(shù)如圖５所示。其中：Ｄ是氣缸直徑；Ｄｃ是凹坑內(nèi)徑（燃燒室寬度）；Ｄｋ是燃燒室縮口直徑；Ｄｃ／Ｄｋ是縮口比，表示燃燒室縮口程度。Ｓ０是壓縮上止點(diǎn)余隙高度，Ｈ是燃燒室凹坑深度，Ｈｃ是燃燒室中心凸臺(tái)高度。表４電控單缸柴油機(jī)設(shè)計(jì)指標(biāo)與實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)比項(xiàng)目設(shè)計(jì)指標(biāo)實(shí)測(cè)結(jié)果（額定功率／ｋＷ）＠（轉(zhuǎn)速／（ｒ·ｍｉｎ－１））１８．３８＠２２００１８．４６＠２２００扭矩點(diǎn)耗油率／（ｇ·（ｋＷ·ｈ）－１）≤２２０２０９．４機(jī)油消耗率／（ｇ·（ｋＷ·ｈ）－１）≤１．７０１．１８噪聲／ｄＢ≤１１０１１０ＣＯ排放量／（


本文編號(hào)：3116065