本文關(guān)鍵詞：燃油分段噴射強(qiáng)化柴油機(jī)燃燒性能的研究

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【摘要】：隨著石油資源的不斷枯竭,如何進(jìn)一步優(yōu)化柴油機(jī)燃燒過(guò)程,提高柴油機(jī)動(dòng)力輸出,改善燃油利用率,降低柴油機(jī)燃油消耗成為人們關(guān)注的重點(diǎn)。燃油分段噴射技術(shù)的出現(xiàn),為改善柴油機(jī)排放提供了很好的途徑,大量研究表明,燃油分段噴射能夠有效控制柴油機(jī)NOx和顆粒物的排放,因此國(guó)內(nèi)外科研人員專(zhuān)門(mén)針對(duì)燃油分段噴射展開(kāi)了大量的研究,然而,燃油分段噴射方式對(duì)柴油機(jī)動(dòng)力性能的影響研究卻較少。因此,本文主要從改善柴油機(jī)動(dòng)力性能為出發(fā)點(diǎn),深入研究分段噴射與渦流匹配對(duì)柴油機(jī)油氣混合、燃燒放熱過(guò)程的影響,進(jìn)一步挖掘分段噴射在強(qiáng)化柴油機(jī)燃燒過(guò)程、改善柴油機(jī)動(dòng)力性能的潛力。首先,搭建了高壓共軌燃油噴射試驗(yàn)系統(tǒng),進(jìn)行了噴油特性實(shí)驗(yàn)研究,并在1132Z單缸柴油機(jī)上實(shí)現(xiàn)了燃油分段噴射。隨后,在1132Z單缸柴油機(jī)上,研究了預(yù)噴比例、主預(yù)噴間隔的改變對(duì)柴油機(jī)工作過(guò)程的影響,同時(shí)研究了缸內(nèi)渦流對(duì)分段噴射方式下柴油機(jī)性能的影響。研究表明,分段噴射方式能夠較傳統(tǒng)的燃油單次噴射改善柴油機(jī)動(dòng)力性能,降低燃油消耗率;渦流的加入,加速了主噴階段燃燒放熱速率,能夠進(jìn)一步提高燃油分段噴射方式下的柴油機(jī)動(dòng)力性。其次,在1132Z單缸臺(tái)架上利用內(nèi)窺鏡高速攝影技術(shù)對(duì)柴油機(jī)燃油分段噴射方式下缸內(nèi)燃燒過(guò)程進(jìn)行了試驗(yàn)研究。主要完成了1132Z單缸機(jī)可視化的改造,燃油單次噴射與燃油分段噴射方式下缸內(nèi)燃燒過(guò)程的同步拍攝,渦流對(duì)燃油分段噴射方式下燃燒過(guò)程的影響,并利用雙色法對(duì)缸內(nèi)溫度場(chǎng)和KL因子進(jìn)行了計(jì)算和分析。研究表明,燃油分段噴射能夠縮短燃燒持續(xù)期,降低碳煙排放,同時(shí)探明了渦流對(duì)燃油分段噴射方式燃燒放熱過(guò)程的影響機(jī)制。第三,建立了柴油機(jī)噴霧燃燒模型并進(jìn)行了模型的校核和驗(yàn)證。為了提高燃油分段噴射柴油機(jī)工作過(guò)程仿真計(jì)算精度,提出了提高柴油機(jī)噴霧過(guò)程仿真計(jì)算精度的方法,即利用模擬發(fā)動(dòng)機(jī)噴油時(shí)刻缸內(nèi)狀態(tài)下的自由射流實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)燃油噴射過(guò)程中噴霧破碎模型、蒸發(fā)模型參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定,使噴霧的液相和氣相燃油分布更符合實(shí)際噴霧過(guò)程。隨后,研究了ECFM-3Z等燃燒模型應(yīng)用于柴油機(jī)分段噴射燃燒過(guò)程的適用性,并對(duì)分段噴射不同工況進(jìn)行了參數(shù)標(biāo)定,最終提高了柴油機(jī)燃油分段噴射燃燒過(guò)程仿真計(jì)算精度。第四,利用標(biāo)定好的計(jì)算模型,對(duì)柴油機(jī)燃油分段噴射過(guò)程中主預(yù)噴間隔、預(yù)噴比例、渦流比的改變對(duì)燃油分布、混合氣形成和發(fā)展、燃燒過(guò)程特點(diǎn)進(jìn)行了分析和比較,探明了燃油分段噴射較傳統(tǒng)單次噴射提高柴油機(jī)動(dòng)力性能的機(jī)理,并以仿真計(jì)算結(jié)果為依據(jù),提出了噴孔數(shù)、燃油分段噴射過(guò)程中預(yù)噴持續(xù)期、主預(yù)噴間隔與缸內(nèi)渦流強(qiáng)度的匹配關(guān)系式。研究表明,合理的分段噴射參數(shù)與進(jìn)氣渦流匹配,即較小的預(yù)噴油量和主預(yù)噴間隔情況下,適當(dāng)?shù)臏u流強(qiáng)度可以使主噴燃油既能利用預(yù)噴燃油燃燒形成的熱氛圍,又能不受其束縛,加速混合和燃燒放熱,提高空氣利用率,提高燃燒放熱的等容度,因此可以提高柴油機(jī)動(dòng)力性和熱效率,降低燃油消耗率。
【關(guān)鍵詞】：柴油機(jī) 分段噴射 強(qiáng)化燃燒 內(nèi)窺鏡高速攝影 缸內(nèi)渦流 燃燒過(guò)程仿真
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TK421.2
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 緒論11-29
• 1.1 研究的目的和意義11-12
• 1.2 柴油機(jī)強(qiáng)化燃燒研究現(xiàn)狀12-17
• 1.3 柴油機(jī)熱效率的研究現(xiàn)狀17-19
• 1.4 柴油機(jī)分段噴射工作過(guò)程的研究現(xiàn)狀19-23
• 1.5 柴油機(jī)噴霧燃燒過(guò)程仿真研究現(xiàn)狀23-25
• 1.6 利用內(nèi)窺鏡系統(tǒng)對(duì)柴油機(jī)燃燒過(guò)程的可視化研究概況25-27
• 1.7 課題的提出和主要研究?jī)?nèi)容27-29
• 第二章 燃油分段噴射對(duì)柴油機(jī)性能影響研究29-58
• 2.1 引言29
• 2.2 高壓共軌燃油噴油系統(tǒng)的建立29-33
• 2.3 高壓共軌噴油系統(tǒng)噴油特性實(shí)驗(yàn)研究33-40
• 2.4 燃油分段噴射對(duì)柴油機(jī)性能的影響40-57
• 2.5 本章小結(jié)57-58
• 第三章 柴油機(jī)燃油分段噴射的可視化研究58-76
• 3.1 引言58
• 3.2 1132Z單缸柴油機(jī)及可視化平臺(tái)58-61
• 3.3 雙色法測(cè)量缸內(nèi)火焰溫度和KL因子介紹61-63
• 3.4 燃油分段噴射可視化實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析63-74
• 3.5 本章小結(jié)74-76
• 第四章 燃油分段噴射燃燒計(jì)算模型及校核和驗(yàn)證76-100
• 4.1 引言76
• 4.2 噴霧過(guò)程仿真計(jì)算模型標(biāo)定76-87
• 4.3 燃油分段噴射燃燒過(guò)程仿真計(jì)算模型標(biāo)定87-99
• 4.4 本章小結(jié)99-100
• 第五章 燃油分段強(qiáng)化柴油機(jī)燃燒性能的方法研究100-116
• 5.1 引言100
• 5.2 仿真模型參數(shù)的設(shè)置100-101
• 5.3 燃油分段噴射強(qiáng)化柴油機(jī)燃燒性能的機(jī)理研究101-109
• 5.4 缸內(nèi)渦流對(duì)柴油機(jī)燃油分段噴射方式下工作過(guò)程的影響109-112
• 5.5 燃油分段噴射與缸內(nèi)渦流的匹配方法112-115
• 5.6 本章小結(jié)115-116
• 第六章 結(jié)論與展望116-119
• 6.1 主要研究成果與結(jié)論116-117
• 6.2 本文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)117-118
• 6.3 后續(xù)工作展望118-119
• 參考文獻(xiàn)119-127
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單127-129
• 致謝129-130
• 作者簡(jiǎn)介130

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 許鋒,范曙睿,黃毅泉,馬福軍,郭小平,馮立巖;柴油機(jī)強(qiáng)化燃燒過(guò)程模擬及性能預(yù)測(cè)[J];大連理工大學(xué)學(xué)報(bào);2000年06期

2 劉忠長(zhǎng);金華玉;李康;;高壓共軌噴射柴油機(jī)采用燃料主噴和后噴的燃燒模擬[J];吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版);2008年06期

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本文編號(hào)：914883