不同氢气喷孔直径对汽油掺氢X型转子发动机性能及污染物排放的影响

针对高效X型转子发动机汽油燃烧不充分的问题,提出了一种缸内直喷掺氢方法用于提升燃烧效率和发动机热力性能。建立了X型转子发动机三维CFD数值模型,通过缸压、放热率和功率实验数据验证了模型有效性,在喷氢总量、喷氢压力、喷氢开始时刻相同的条件下,分析了氢气缸内直喷且汽油预混时氢气喷孔直径对发动机缸内流动、燃烧、热力性能以及污染物排放特性的影响,并与纯汽油预混式发动机性能进行对比,揭示了缸内直喷掺氢方法的优越性。结果表明,在小氢气喷孔直径(2 mm)下,火焰传播比较均匀,且在燃烧室两侧狭缝中都有较大的对称的火焰,燃烧更加充分,发动机指示热效率达到了最高37.07%,较不喷氢和大氢气喷孔直径(4 mm)分别提高了10.23%和7.85%。与大氢气喷孔直径相比,虽然小氢气喷孔直径下NO x排放量上升了21.12%,但是碳氢化合物、碳烟排放量分别下降了79.08%和2.17%。小氢气喷孔直径(2 mm)为最优喷氢方案,研究为X型转子发动机的喷氢方案设计与优化提供了指导。

两种不同大小喷孔直径喷油器对柴油机组经济性的影响

柴油机喷油器喷孔直径影响喷油器的雾化特性,而喷油器的雾化特性对柴油机热效率、燃油消耗率、有害物排放、机械故障等有着重要的影响。以某电控单体泵柴油机组为例,分别使用喷孔直径为0.28 mm和0.30 mm的2种喷油器进行负荷试验,对比2种喷油器柴油机组的燃油缸内爆发压力、燃油喷射压力、涡前排温及燃油消耗率。结果表明:使用喷孔直径为0.28 mm喷油器的柴油机组,其经济性优于使用喷孔直径为0.30 mm喷油器的柴油机组。

喷射压力和喷孔直径对柴油机混合燃料喷雾特性的影响

应用平面激光诱导荧光(PLIF)技术研究了喷射压力、喷孔直径对混合燃料喷雾特性的影响.结果表明:在相同的喷射压力下,混合燃料的挥发性越高,喷雾前锋贯穿距离和喷雾锥角(远场和近场)越大;随着喷射压力的提高,喷雾锥角增加,喷雾前锋贯穿距离呈现出一定程度的线性增长,但混合燃料挥发性对喷雾前锋贯穿距离的影响有所减小;在喷雾发展过程中,近场锥角呈现出先减小再保持在一个相对稳定的数值趋势,而远场喷雾锥角呈现先减小然后保持不变之后再增大的趋势,但全程远场喷雾锥角的变化不大;在相同喷孔直径下,混合燃料的挥发性越高,喷雾前锋贯穿距离越长,喷雾锥角越大,当喷孔直径从0.18,mm缩小到0.10,mm时,挥发性对喷雾锥角增长率的影响略有减小,随着喷孔直径的增大,喷雾前锋贯穿距离呈现出一定程度的线性增长,但喷孔直径对远场喷雾锥角的影响大于对近场喷雾锥角的影响.

高原环境下喷孔直径对不同掺混比生物柴油燃烧与排放的影响

以高原高压共轨柴油机为研究机型,根据台架试验和发动机结构参数,运用AVL Fire构建其三维计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)计算模型并进行模型验证。在海拔1 890m高原大气环境下,对B0、B10和B100三种燃料发动机采用0.10mm、0.15mm和0.20mm孔径直径喷油器时的燃烧过程与排放特性进行仿真模拟对比研究。计算结果表明:对于三种燃料,随着喷孔直径减小,燃烧始点提前,燃油消耗速率与累计放热率升高,缸内燃烧温度和OH活性基浓度增大,燃空当量比降低,NO排放增加,碳烟和CO排放则减小;随着喷孔直径增大,B100的燃烧消耗速率低于B0;采用相同喷孔直径时,NO随着生物柴油掺混比增大总体升高,B100的碳烟和CO排放明显低于B0,而B10的碳烟随着喷孔直径增大稍高于B0。

喷孔直径对直喷式柴油机碳粒生成过程的影响

介绍喷孔直径对直喷式柴油机碳粒生成过程影响的试验研究及结果。试验在倒拖的单缸试验机上进行，采用了同步高速摄影技术。研究结果说明：喷孔直径影响着火位置。减小喷孔直径可加速碳粒燃烧扩展过程，提高碳粒燃烧速率，进而可降低柴油机的碳粒排放量。

喷孔直径对重型柴油机燃烧和排放的影响

为改善重型柴油机大负荷工况下的燃油经济性,通过一台高强化重型柴油单缸机研究了喷油器不同喷孔直径对燃烧和排放的影响,结果表明:随喷孔直径增大(从0.169 mm增大至0.218 mm),最高爆发压力和瞬时放热率峰值均有升高,燃烧持续期缩短,指示热效率提高.喷油器喷孔直径为0.203 mm时的NOx排放最高,而碳烟排放则随着喷孔直径增大而上升.对于大孔径(0.218 mm)喷油器,改善喷雾的雾化性能是提升燃烧速率的关键,通过与高增压和高轨压的协同作用,可进一步提高放热速率和燃烧等容度.模拟结果中,增大喷孔直径会增加单位时间内的气相燃油生成量,且在活塞凹坑底部易产生较大尺度的涡团,利于物质输运,促进混合.

喷油压力喷孔直径及燃油属性对混合柴油喷雾特性的影响

为了研究松油-柴油-PODE_(3-4)混合燃料的喷雾特性,该文利用高压共轨喷油试验台结合高速摄影技术拍摄了不同工况下松油-柴油-PODE_(3-4)混合试验燃料的喷雾发展图像,分析了燃油属性、喷油压力、喷孔直径对混合柴油喷雾特性的影响。结果表明:随着喷油压力的增加,试验燃料的喷雾锥角变大,喷油压力从100到160 MPa,每增加20 MPa喷雾锥角平均增加1°左右,喷雾前锋贯穿距离也有一定程度的增长,随着喷油压力从100增加到160 MPa,最大喷雾前锋贯穿距离增加13%左右;随着喷孔直径的增大,喷雾锥角和喷雾前锋贯穿距离都呈现增大的趋势,喷孔直径从0.10增加到0.18 mm,喷雾锥角增加了3°左右,喷雾前锋最大贯穿距离增加28%左右;在纯柴油的基础上掺混松油和PODE_(3-4)后的混合燃料,其喷雾锥角、贯穿距离和油束面积相对于纯柴油都有增长的趋势,说明在纯柴油的基础上掺混一定比例松油和PODE_(3-4)有助于改善燃料的雾化效果。试验研究结果可以为松油和PODE_(3-4)成为柴油机替代燃料提供参考。

喷孔直径对喷雾碰壁特性的影响研究

利用单孔喷嘴高压共轨喷油器,以喷油器油量标定数据及控制参数为基础,在定容燃烧弹上,采用纹影和高速相机成像技术,在等喷油量变喷孔直径的前提下,测量了液相碰壁喷雾的半径(liquid-phase impingement spray radius,RL)、高度(liquid-phase impingement spray height,HL)、面积(liquid-phase impingement spray area,AL)和气相碰壁喷雾的半径(vapor-phase impingement spray radius,RV)、高度(vapor-phase impingement spray height,HV)、面积(vapor-phase impingement spray area,AV)参数的变化规律,对比了喷油结束时刻及喷油结束之后的碰壁喷雾特性。结果表明:在定油量条件下,喷雾喷油结束之前的增长速率高于喷油结束之后。喷孔直径越大,喷雾扩散速率越大,喷油持续期越短,但喷油结束之后RV的扩散速率与孔径关系不大。喷油结束时刻,随着喷孔直径的增加,RL、RV、HV、AV、纯气相面积(pure vapor-phase impingement spray area,APV)不断降低,HL、AL不断增加。除此之外,RV与RL相近,而HV远大于HL。

不同喷孔直径对某中速柴油机动力性能和排放性能的影响研究

采用AVL-Fire仿真软件建立了三维柴油机仿真模型,通过实验对该仿真模型进行了验证,利用标定的仿真模型预测了柴油机缸内生物燃油喷射、燃烧过程,分析了不同喷孔直径对该柴油机动力特性和排放特性的影响。结果表明,柴油机的喷孔直径对生物柴油的雾化起着关键性作用,选用0.26 mm孔径的喷油器,可以有效地改善燃油的雾化,但需要适当地增大喷油提前角和喷油压力,才能在有效地减小Soot排放的同时改善柴油机的经济性。

喷孔直径对戊醇/柴油混合燃料喷雾特性的影响

为了寻找清洁高效的柴油代用燃料,有效解决目前出现的能源危机和环境恶化的问题,在高压可视化定容弹试验台上利用高速摄影技术来研究柴油/戊醇混合燃料的宏观喷雾特性,分析了喷孔直径和燃料物性的改变对喷雾宏观参数的影响。结果表明,随着添加戊醇体积比的增加,混合燃料的粘度降低,喷雾贯穿距离减小,而喷雾平均锥角、喷雾相对面积和喷雾体积均有不同程度的增加,说明添加一定比例的戊醇能改善燃料的雾化特性;喷孔直径从0.10 mm增大至0.18 mm,混合燃料的喷雾锥角和贯穿距离的平均增幅分别为24.7%和28.0%,喷雾相对面积、喷雾体积均有大幅度增加。

喷孔直径对PFI氢内燃机燃烧和排放特性的影响

通过对一台双孔对置式PFI氢内燃机进行三维数值模拟,对比分析了不同喷孔直径下氢内燃机混合气形成质量及缸内燃烧和排放特性。结果表明:随着喷孔直径的增加,缸内混合气均匀性系数逐渐降低,而缸内最大压力、最高温度、瞬时放热率、累积放热量和NOx排放均呈先增大后减小趋势。

直喷式柴油机实现最佳燃烧的喷孔直径预估

提出了一种实验表达式,作为确定最佳喷孔直径的有效方法。为得出这一表达式,使用燃烧分析仪测量了气缸压力,对80个循环的气缸压力值进行平均。高压油管压力传感器接在喷油器体进油口处。针阀升程用电感式针阀升程传感器测定。根据实验数据提出了计算直喷式柴油机喷孔直径的表达式。所提出的表达式的可靠度已由从5种不同柴油机上取得了实验数据所证实。结果表明,在发动机处于高速时,由表达式算出的喷孔直径值与实际油嘴喷孔值吻合。柴油机的喷孔直径值可根据发动机的功率和比油耗进行预估。同时,还得出喷射持续期与发动机功率、比油耗及所确定的喷孔直径有关。

喷油嘴喷孔直径和长度自动测量方法的开发和应用（英文）

目的:直喷内燃机工作过程中,燃油通过喷油嘴上的微小喷孔(直径为100–200μm)输送到燃烧室内进行燃烧做功。为定量研究喷孔直径和长度等结构参数对燃油输运过程的影响,首先需要实现对这些结构参数的高精度测量。创新点:对喷油嘴喷孔入口和出口等重要结构特征进行精确地定义,实现喷油嘴微小喷孔的直径和长度的高精度自动测量。方法:1.基于同步辐射X射线CT扫描技术实现喷油嘴顶部结构的三维重构;2.结合几何学原理,从这些离散的三维数字结构数据中提取宏观几何特征参数。结论:1.对喷油嘴喷孔结构特征参数进行了精确地定义;2.基于微米级精度建立了喷油嘴喷孔直径和长度的自动测量方法,实现喷孔沿其轴线从入口到出口的直径分布的自动测量。

柴油机唇口射流燃烧室对燃烧及排放特性的影响

为改善高压共轨直喷柴油机燃烧室内的油、气混合质量,提出了一种唇口射流结构燃烧室.通过计算流体动力学(CFD)仿真,探究了其油、气混合特性,分析了燃烧室结构和喷油参数对柴油机燃烧与排放的影响.结果表明:利用唇口射流原理可实现对燃烧室内部分燃油在射流唇口、射流唇背区域内分布的有效引导,形成燃烧室中心-射流唇口回流区-射流唇背回流区的内、中、外3层油、气混合,改善油、气混合质量;在转速为2000r/min、全负荷工况下,喷油夹角为80°时,凹曲面结构的回流区底面有利于喷雾扩散,在喷孔直径为0.12 mm的条件下,锥面结构的回流区底面能在回流区形成顺时针涡旋,有利于油束卷吸空气;与ω型燃烧室相比,在喷油夹角为80°、喷孔直径为0.12 mm时,采用圆柱状射流唇背和凹曲面状回流区底面结构的唇口射流燃烧室,可实现更均匀的油、气混合和更充分的燃烧,使NO_(x)与碳烟排放分别降低11.0%与32.4%.

燃油温度对柴油液相喷雾特性的影响

在低温环境下柴油黏度增大流动性变差,抑制了柴油机柴油喷雾的雾化和蒸发,直接影响柴油机的冷启动可靠性。为解决上述问题,采用背光法试验对比研究高温、低温柴油在不同工况条件下喷雾宏观结构的变化规律,并利用MATLAB对拍摄的喷雾图像进行数字图像处理获取喷雾宏观特性参数。试验结果表明,喷孔直径0.12 mm时,随着喷油压力的变化柴油温度对喷油量的影响比较明显,黏性力的持续作用减慢了靠近壁面的流体层的流动速度,抑制柴油喷出,柴油温度低于0℃时随着柴油温度降低喷油量减少,高压时柴油温度降低导致液滴间增强的黏性力在动能和惯性力的作用下反而促进柴油持续喷出,喷油量随着柴油温度降低而增多。喷油压力为75 MPa时,柴油温度降至-20℃相较38℃柴油喷油量增加了近23.87%。并且小孔径下柴油温度降低液滴间黏性力增大,导致喷雾液滴尺寸增大,液滴所具有的动量越大,削弱柴油喷雾径向发展趋势,轴向运动能力增强,随着柴油温度的降低,喷雾贯穿距增大而喷雾锥角减小,柴油温度从38℃降至-20℃,柴油喷雾在0.70 ms时刻喷雾贯穿距增大了39.89 mm。喷孔直径为0.28 mm时,喷射压力小于75 MPa,喷油量随着柴油温度的降低而减少,相同喷油压力下柴油更多的动量消耗于克服更大的内部摩擦力,使其到达最远距离的能力减弱,降低柴油温度会导致喷雾贯穿距和喷雾锥角均减小,当喷油压力为75 MPa时,0.70 ms时刻-20℃柴油喷雾贯穿距相对38℃柴油喷雾贯穿距缩短了30.86 mm。相同喷射压力下增大喷孔直径,-20℃柴油喷雾贯穿距减小,喷雾锥角增大。随着喷油压力的提升柴油温度对喷雾宏观特性的影响更加突出,喷油压力越高降低柴油温度造成的喷雾贯穿距缩短趋势越明显。研究结果可为柴油机冷起动过程低温柴油喷雾特性提供支撑。

天然气高压直喷瞬态超青速射流特性及对燃烧过程的影响

为研究高压直喷天然气发动机的欠膨胀射流特性,构建直喷发动机射流瞬态特性数值模型,仿真分析气体射流发展过程及特性,欠膨胀射流试验与模拟近场对比如图1所示,图中D为喷孔直径。由图1可知:欠膨胀射流最主要的特征是出现马赫盘,数值模拟较好地展现了射流近场马赫盘的结构,仿真的马赫盘高度与试验结果吻合较好。

电火花喷孔机床加工燃油喷射系统零件

近年来，随着国家对环境的重视，对柴油机的排放要求越来越严格，而针阀偶件中的喷孔大小、数量、流量直接影响着柴油机的油耗、烟度和功率。因此，为了更好地和柴油机生产厂家配套，必须在保证喷油器偶件流量的前提下，减少喷孔直径，增加喷孔数量，提高喷孔的形状，增加流量系数，而解决这一问题的关键就是电火花喷孔机床的应用。

喷油提前角及孔径对二甲醚/柴油发动机性能的影响

为了研究二甲醚/柴油双燃料发动机在不同喷油提前角及喷孔直径下的缸内燃烧特性和排放性能影响,以电控改造后4190Z_(L)C-2型中速柴油机为试验平台,建立仿真模型,并验证其准确性。结果表明:喷油提前角从16.6°CA BTDC增加到22.6°CA BTDC,缸内压力和温度曲线增大,放热率前移,但其峰值有所下降。通过缸内速度场和温度场云图可知,速度场分布规律与缸内压力和温度曲线相同,温度场升高速率提升,油气混合更为充分,提高了发动机动力性,同时NO排放显著增加,CO排放无明显变化,CH_(2)O排放略有降低。随着喷油孔直径减小,油束形成更为细小液滴,蒸发雾化过程速率加快,喷入缸内气体混合更加充分,燃烧更旺盛,缸内爆发压力和最高温度都呈上升趋势。缸内湍流动能增大,提升混合气体的质量。缸内温度小幅上升,soot排放得到抑制,NO排放略有增加,指示油耗率出现先减少后增加趋势,指示功率则是先增加后减少。该研究对DME/柴油发动机性能研究提供理论基础。

滤筒除尘器清灰均匀性影响因素及影响程度的模拟与优化研究

针对滤筒除尘器多孔脉冲喷吹清灰不均匀的问题,利用FLUENT数值模拟的方式建立了49种喷吹管设计参数与除尘器运行参数不同的正交试验组合模型,研究喷吹管管径D、喷孔直径d、喷嘴个数N、喷嘴间距L、喷嘴高度H和喷吹压力P等6个因素对多孔脉冲喷吹清灰不均匀度σ的影响程度,通过数值模拟试验与数据分析得到了6个因素影响程度的排序,基于喷孔直径d对清灰不均匀度σ影响程度最大的结果,以5孔脉冲喷吹管为例进行了对喷孔直径的优化改进,优化后的模型使滤筒除尘器的清灰均匀度提高了3倍,对喷吹管的参数设计具有指导意义。

燃油系统参数对柴油机燃烧及排放影响的研究

采用CFD数值模拟方法研究了柴油机燃油喷射系统参数——喷孔直径、喷雾夹角等对柴油机燃烧过程及排放的影响。研究结果表明,喷孔直径对缸内速度场影响较大,较小的喷孔直径可以促进缸内充量的混合。喷孔直径越小,缸内高温区域出现越早,而且高温区域范围越大。随着喷孔直径的减少,碳烟排放降低,NOx排放升高。改变喷雾油束夹角对缸内压力和温度影响不大,但是影响到喷雾油束的落点位置。落点位置过高,则油束喷入气缸余隙较多,燃烧质量较差,生成较多碳烟;落点位置过低,则油束喷到燃烧室凹坑底部,导致油滴沉积在温度较低的燃烧室底面上,碳烟排放恶化。