【摘要】：隨著汽車行業(yè)的蓬勃發(fā)展,石油資源的年消耗量也在逐年增加,人類陷入了石油枯竭的威脅和工業(yè)發(fā)展需要的矛盾中;空氣污染日益嚴(yán)重,全國范圍內(nèi)多地,特別是東南沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的地區(qū),已經(jīng)出現(xiàn)了霧霾天氣,空氣指數(shù)為重度污染,直接危害人類的健康。節(jié)能和環(huán)保仍是汽車行業(yè)研究領(lǐng)域的兩大主題。柴油機(jī)在中重型機(jī)中占有重要地位,在輕型機(jī)中也占有一席之地。合理的組織燃燒對發(fā)動機(jī)節(jié)能減排有重要作用,而噴射壓力對霧化質(zhì)量有重大影響,從而影響油氣兩者的混合速率和在燃燒室內(nèi)的分布情況,濃度場的分布情況影響柴油機(jī)的著火和火焰的傳播,繼而影響燃燒過程中排放物的生成情況。隨著柴油機(jī)的發(fā)展,可實現(xiàn)的燃油噴射壓力已經(jīng)提高到300MPa并可能繼續(xù)提高。如此高的噴射壓力對柴油機(jī)的節(jié)能減排的影響和意義有待明確,所以本文研究噴射壓力對輕型柴油機(jī)噴霧、燃燒及排放的影響。研究結(jié)果表明:1、一般情況下,提高噴射壓力可以縮短噴油持續(xù)期,提高霧化質(zhì)量,提高油與氣的混合效率,縮短滯燃期,預(yù)燃燒劇烈,放熱率峰值增加,燃燒重心提前,燃燒持續(xù)期縮短,缸內(nèi)平均壓力峰值和缸內(nèi)平均溫度峰值增加。2、當(dāng)噴射壓力達(dá)到某一定值時,繼續(xù)提高噴射壓力對霧化特性的影響有限。在轉(zhuǎn)速和負(fù)荷不同的情況下,缸內(nèi)氣流運(yùn)動狀況不同,因此,具體達(dá)到何值之后對霧化質(zhì)量的影響有限也不相同。雖然繼續(xù)提高噴射壓力對霧化質(zhì)量的影響變小,但是在中高轉(zhuǎn)速或者中高負(fù)荷的情況下,特別是大負(fù)荷時,提高噴射壓力對噴油持續(xù)期的縮短效果明顯,縮短噴油持續(xù)期對燃油濃度場的分布情況仍有著不容忽視的影響,所以繼續(xù)提高噴射壓力對燃燒情況有影響。3、在低轉(zhuǎn)速低負(fù)荷(1000r/min-20%負(fù)荷)時,采用較低噴射壓力時,由于避免了碰壁,實現(xiàn)空間混合,反而提高混合效率。所以在低轉(zhuǎn)速低負(fù)荷的情況下,噴射壓力不能設(shè)定的太高,對該輕型柴油樣機(jī)在該工況下,最佳噴射壓力是60MPa左右。此時,噴射壓力不能任意提高,低負(fù)荷時噴油量小,提高噴射壓力導(dǎo)致噴油持續(xù)期縮短,使在實際中使用的噴油器不能實現(xiàn)精確噴射。不僅增加噴油系統(tǒng)磨損和增加控制難度,還影響發(fā)動機(jī)性能。4、當(dāng)發(fā)動機(jī)為中低轉(zhuǎn)速時,由于缸內(nèi)氣體湍流運(yùn)動不夠強(qiáng)烈,一般容易發(fā)生燃油碰壁的情況;而高轉(zhuǎn)速時由于缸內(nèi)氣體湍流運(yùn)動強(qiáng)烈,一般不容易發(fā)生燃油碰壁情況。并且由于轉(zhuǎn)速的不同,缸內(nèi)湍流運(yùn)動情況不同,油束與氣缸軸線間的夾角也不同,由于樣機(jī)為ω型燃燒室,轉(zhuǎn)速越高,油束與氣缸軸線間的夾角越大。5、提高噴射壓力使混合氣更均勻,避免局部缺氧區(qū)域,soot排放降低。一般提高噴射壓力會使燃燒劇烈,溫度增加,使HC和CO排放降低,而NOx排放增加。但是在小負(fù)荷情況下,由于柴油機(jī)空燃比一般比較大,特別是在高速小負(fù)荷時導(dǎo)致混合氣濃度過稀,而使HC排放增加。而在個別工況和噴射壓力范圍內(nèi),由于燃燒提前而劇烈產(chǎn)生的高溫,反而使CO生成量增加,而燃燒持續(xù)期比較短,后期氧化不充分,CO排放增加。在高速小負(fù)荷時,過度均勻的濃度場分布會實現(xiàn)低溫燃燒,反而使NOx排放降低。
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【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U464.172

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本文編號：2261486