【摘要】：柴油引燃缸內(nèi)直噴技術(shù)作為當前最新的天然氣發(fā)動機技術(shù),除了具有傳統(tǒng)天然氣發(fā)動機技術(shù)的優(yōu)點之外,還可以彌補其動力性不足和充量系數(shù)下降等問題,成為當前研究的重點領域。對于柴油引燃缸內(nèi)直噴天然氣發(fā)動機,引燃柴油和天然氣的噴射過程對發(fā)動機的燃燒過程和排放具有重要的影響。而目前國內(nèi)外在引燃柴油和天然氣噴射對缸內(nèi)混合氣的形成和燃燒過程方面的研究還比較少。因此本文通過仿真的方法研究了引燃柴油和天然氣的噴射對缸內(nèi)混合氣的形成和燃燒過程,以及NO的排放性所產(chǎn)生的影響,為以后產(chǎn)品開發(fā)奠定一定的基礎。在發(fā)動機工作過程中,混合氣的濃度、引燃柴油所占比例,引燃柴油和天然氣的噴射時刻、噴射持續(xù)期,噴孔的位置、噴孔直徑的大小、以及噴孔之間的夾角都會對混合氣形成和燃燒產(chǎn)生重要影響。為深入研究柴油引燃缸內(nèi)直噴天然氣發(fā)動機燃料噴射對混合氣形成和燃燒過程的影響規(guī)律,本文通過FIRE軟件建立了柴油引燃天然氣發(fā)動機仿真系統(tǒng),在發(fā)動機轉(zhuǎn)速為2100r/min,全負荷工況,過量空氣系數(shù)為1.7,柴油和天然氣噴射間隔為5°CA,引燃柴油量比例為5%的情況下,對引燃柴油的噴射持續(xù)期和噴孔直徑、天然氣噴孔夾角和噴射持續(xù)期四個因素進行仿真研究,對混合氣形成過程中的缸內(nèi)濃度分布、缸內(nèi)流場分布,燃燒過程中的缸內(nèi)溫度和壓力、放熱特性,以及NO的生成進行了深入分析。研究結(jié)果表明,在保持引燃柴油噴射量一定的情況下,隨著引燃柴油噴射持續(xù)期的延長,噴射速度從引燃柴油噴射持續(xù)期為0.5°CA的274m/s下降到噴射持續(xù)期為2°CA時的65m/s。缸內(nèi)溫度和壓力的峰值下降的最大值分別為2.6%、7.5%;隨著引燃柴油噴孔直徑的變大,燃料噴射速度從噴孔直徑為0.15mm情況下的234m/s,下降到噴孔直徑為0.25mm時的90.5m/s,缸內(nèi)溫度和壓力的峰值下降的最大值分別是2.8%、6.9%,而NO的濃度隨著引燃柴油噴孔直徑的增大逐漸降低;天然氣噴孔夾角為130°時,缸內(nèi)燃燒的溫度和壓力峰值最高,其他夾角下缸內(nèi)溫度和壓力峰值下降的最大值為8.6%、8.2%,燃燒持續(xù)期從天然氣噴孔夾角為130°下的45°CA延長到150°CA下的103°CA,最大延長了58°CA。在130°時缸內(nèi)NO的生成量最高,隨著噴孔夾角的變化,生成量降低;隨著天然氣噴射持續(xù)期延長,燃料噴射速度從4°CA時的最大值318m/下降到持續(xù)期為10°CA時的288.7m/s,相比于持續(xù)期為4°時,缸內(nèi)溫度和壓力峰值、燃燒放熱率峰值下降的最大值分別是5.5%、13.8%、35.3%,溫度峰值出現(xiàn)的時刻最大滯后期為4°CA。隨著天然氣噴射持續(xù)期的延長,NO生成量總量逐漸降低。
[Abstract]:Diesel in-cylinder direct injection technology, as the latest natural gas engine technology at present, not only has the advantages of traditional natural gas engine technology, but also can make up for the lack of power performance and the decrease of filling coefficient, and so on. It has become the focus of current research. The injection process of diesel fuel and natural gas plays an important role in the combustion process and emission of diesel engine. At present, there is little research on the formation and combustion process of diesel fuel and natural gas injection in cylinder at home and abroad. In this paper, the effects of diesel fuel and natural gas injection on the formation and combustion process of in-cylinder mixture and the emission of NO are studied by simulation method, which lays a certain foundation for future product development. In the course of the engine operation, the concentration of the mixture, the proportion of diesel fuel ignited, the injection time of diesel and natural gas, the duration of injection, the location of the nozzle, the diameter of the injection hole, As well as the angle between the nozzle holes will have an important impact on the formation and combustion of the mixture. In order to study the influence of fuel injection on mixture formation and combustion process in diesel ignition cylinder, a simulation system of diesel ignition natural gas engine was established by FIRE software, and the engine speed was 2100r / min, the fuel injection rate was 2100rmin, and the fuel injection rate was 2100r / min. Under full load condition, the injection duration and the diameter of injection hole of diesel fuel are 5 擄CA with excess air coefficient of 1.7, 5 擄CA of interval between diesel and natural gas injection, and 5% of fuel quantity. Four factors, including angle and duration of natural gas injection hole, are simulated and studied. The distribution of concentration in cylinder, flow field in cylinder, temperature and pressure in cylinder during combustion, and heat release characteristics in the process of gas mixture formation are studied, and the temperature and pressure in the cylinder and the heat release characteristics in the process of combustion are studied. And the generation of NO is deeply analyzed. The results show that with the increase of injection duration, the injection speed decreases from 274m/s of 0.5 擄CA to 65 m / s of 2 擄CA under the condition of constant injection amount of diesel fuel from ignited diesel fuel to diesel fuel injection duration of 2 擄diesel fuel injection duration, and the injection speed decreases from 0.5 擄diesel injection duration to 2 擄diesel injection duration of 2 擄diesel injection duration, with the injection duration of 0.5 擄diesel. The maximum values of the peak drop of temperature and pressure in the cylinder are 2.6% and 7.5%, respectively. With the increasing diameter of diesel fuel injection holes, the fuel injection speed decreases from 234m / s in the case of 0.15mm to 90.5m / s when the diameter of the injection holes is 0.25mm, and the fuel injection speed decreases from 234m / s to 90.5m / m / s when the diameter of the nozzle is 0.25mm. The maximum values of peak drop of temperature and pressure in cylinder are 2.8% and 6.9%, respectively, while the concentration of NO decreases gradually with the increase of the diameter of injection hole of diesel fuel. When the angle of natural gas injection hole is 130 擄, the peak temperature and pressure of combustion in cylinder is the highest, and the maximum drop of peak temperature and pressure in cylinder under other angles is 8.6% and 8.2%, respectively. The combustion duration extends from 45 擄CA at 130 擄angle to 103 擄CA at 150 擄CA, with a maximum extension of 58 擄CA.. At 130 擄, the generation of NO in cylinder is the highest, and with the change of nozzle angle, the amount of formation decreases. With the prolongation of natural gas injection duration, the fuel injection velocity decreased from the maximum 318m/ at 4 擄CA to 288.7 m / s at 10 擄CA, compared with the peak in-cylinder temperature and pressure at 4 擄duration. The maximum decrease of combustion exothermic rate is 5.5%, 13.8%, 35.3%, respectively. The maximum lag time of the peak temperature is 4 擄CA.. With the prolongation of the duration of natural gas injection, the total amount of NO formation decreases gradually.
【學位授予單位】：重慶交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U464

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