本文關(guān)鍵詞：點(diǎn)火室式柴油機(jī)射流控制壓縮著火模擬研究

  更多相關(guān)文章： 柴油機(jī) 點(diǎn)火室 射流控制壓縮著火 NO_x排放

【摘要】：柴油機(jī)作為熱效率最高的動力機(jī)械裝置之一,在不斷發(fā)展的同時(shí)其排放也受到了法規(guī)的嚴(yán)格限制。為了應(yīng)對法規(guī)的限制,與柴油機(jī)有關(guān)的各種技術(shù)也在不斷發(fā)展,其中柴油機(jī)預(yù)混合燃燒技術(shù)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)高效清潔的燃燒過程,尤其是極低的氮氧化物(NOx)排放,因此逐漸成為柴油機(jī)燃燒研究的熱點(diǎn),但是柴油機(jī)預(yù)混合燃燒著火相位的控制還是難以解決。本文在河柴重工HLT132預(yù)混合燃燒柴油機(jī)上采用了一種帶有點(diǎn)火室的射流控制壓縮著火(JCCI:Jet Controlled Compression Ignition)的方式控制著火相位,并且對缸內(nèi)燃燒和NOx排放等情況進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。射流控制壓縮著火的原理是主燃室內(nèi)的柴油預(yù)混合氣被點(diǎn)火室內(nèi)氣體燃料經(jīng)過燃燒產(chǎn)生的高溫活性基所引燃。為了給JCCI柴油機(jī)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供理論依據(jù),文中利用ProE建立JCCI柴油機(jī)的三維模型,利用AVL Fire模擬分析了JCCI柴油機(jī)工作時(shí)的流場、當(dāng)量比、溫度場、OH活性基以及NOx的分布情況。計(jì)算了JCCI柴油機(jī)在4個(gè)工況下的缸內(nèi)壓力,溫度,放熱率等數(shù)據(jù)。文章中采用的計(jì)算方案如下：柴油機(jī)采用較低的幾何壓縮比,并采用進(jìn)氣門晚關(guān)策略降低柴油機(jī)有效壓縮比,降低活塞運(yùn)動到上止點(diǎn)時(shí)主燃室內(nèi)的最高溫度,以保證柴油預(yù)混合氣在活塞運(yùn)動到上止點(diǎn)前不能被壓縮著火。采用早噴策略,噴油提前角為60℃ABTDC,以保證得到較均勻的柴油預(yù)混合氣。設(shè)計(jì)了點(diǎn)火室和點(diǎn)火室的天然氣(NG)燃料供給系統(tǒng)。點(diǎn)火室內(nèi)混合氣由火花放電點(diǎn)燃,形成射流,觸發(fā)主燃室內(nèi)壓縮著火。模擬結(jié)果表明：JCCI柴油機(jī)可以實(shí)現(xiàn)低溫燃燒,能夠有效降低NOx排放,點(diǎn)火室內(nèi)燃燒產(chǎn)生的高溫射流能夠有效控制主燃室內(nèi)柴油預(yù)混合氣的著火相位。JCCI柴油機(jī)的放熱率具有兩個(gè)峰值,分別由點(diǎn)火室和主燃室內(nèi)的燃燒形成。點(diǎn)火室內(nèi)燃燒形成的高溫射流提高了主燃室內(nèi)的混合氣溫度,加上射流對主燃室內(nèi)混合氣的擾動和高溫活性基的作用,直接觸發(fā)了主燃室內(nèi)的預(yù)混合氣著火。在中高負(fù)荷時(shí),適當(dāng)降低有效壓縮比,點(diǎn)火室射流也能起到主動控制著火相位的作用。在全負(fù)荷時(shí)引入EGR可以有效降低JCCI柴油機(jī)的燃燒速率和NOx的排放。
【關(guān)鍵詞】：柴油機(jī) 點(diǎn)火室 射流控制壓縮著火 NO_x排放
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TK421
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-28
• 1.1 引言9-12
• 1.2 研究背景與問題提出12-14
• 1.3 柴油機(jī)預(yù)混合燃燒的研究現(xiàn)狀14-27
• 1.3.1 均質(zhì)充量壓縮燃燒系統(tǒng)14-21
• 1.3.2 采用預(yù)燃室的預(yù)混合燃燒系統(tǒng)21-25
• 1.3.3 預(yù)混合充量壓縮燃燒系統(tǒng)25-26
• 1.3.4 反應(yīng)可控壓縮著火系統(tǒng)26-27
• 1.4 本文研究內(nèi)容27-28
• 2 JCCI柴油機(jī)設(shè)計(jì)28-36
• 2.1 JCCI柴油機(jī)概念28-29
• 2.2 原機(jī)結(jié)構(gòu)及改進(jìn)29-30
• 2.3 主燃室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)30-31
• 2.4 點(diǎn)火室系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)31-34
• 2.5 本章小結(jié)34-36
• 3 數(shù)值模擬36-47
• 3.1 CFD模型36-37
• 3.2 計(jì)算模型選取37-46
• 3.2.1 基本控制方程37-38
• 3.2.2 湍流模型38-40
• 3.2.3 噴霧模型40-44
• 3.2.4 燃燒模型44-45
• 3.2.5 排放模型45-46
• 3.3 本章小結(jié)46-47
• 4 數(shù)值模擬及結(jié)果分析47-78
• 4.1 初始條件設(shè)定47-51
• 4.2 低負(fù)荷JCCI柴油機(jī)數(shù)值模擬51-61
• 4.2.1 流場分析51-53
• 4.2.2 當(dāng)量比分析53-54
• 4.2.3 溫度場分析54
• 4.2.4 活性基分析54-55
• 4.2.5 排放分析55-56
• 4.2.6 有效壓縮比分析56-60
• 4.2.7 點(diǎn)火室不同噴孔直徑分析60-61
• 4.3 中高負(fù)荷JCCI柴油機(jī)數(shù)值模擬61-76
• 4.3.1 壓力分析61-63
• 4.3.2 溫度分析63-64
• 4.3.3 排放分析64-65
• 4.3.4 放熱率分析65-67
• 4.3.5 文丘里管EGR系統(tǒng)設(shè)計(jì)67-74
• 4.3.6 EGR分析74-76
• 4.4 本章小結(jié)76-78
• 5 全文總結(jié)與展望78-80
• 5.1 結(jié)論78
• 5.2 展望78-80
• 參考文獻(xiàn)80-84
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況84-85
• 致謝85-86

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本文編號：563627