柴油机侧卷流燃烧系统的燃烧及排放性能

柴油机侧卷流燃烧系统(LSCS)可以提高燃烧室的油气混合性能、降低燃油消耗率和排放.通过CFD仿真分析了侧卷流燃烧系统对促进油气混合的作用机理.通过单缸机试验和仿真研究了燃油喷射角度和喷孔锥角对侧卷流燃烧系统性能的影响,结果表明:当油束正对分流造型尖端时,侧卷流燃烧系统取得最佳的性能.在单缸机上进行侧卷流燃烧系统在不同工况下的试验,结果表明:在各试验工况下,侧卷流燃烧系统的燃油消耗率均比双卷流燃烧系统(DSCS)降低,燃油消耗率最大降幅为2%,左右;相对于燃油消耗率,侧卷流燃烧系统在排放方面表现出来的优势更为明显,与双卷流燃烧系统相比,在各工况下烟度的最大降幅为60%,左右.此外,侧卷流燃烧系统在较低的过量空气系数(1.3~1.6)下表现出较好的性能.

侧卷流和复合卷流燃烧系统混合燃烧特性

为研究侧卷流燃烧系统(LSCS)和复合卷流燃烧系统(MSCS)对直喷式柴油机性能的影响,通过单缸柴油机台架开展了LSCS和MSCS的燃烧性能试验,结合仿真分析,揭示了LSCS和MSCS的缸内油、气混合特性.结果表明:在小负荷和高过量空气系数φ_(a)下,MSCS体现出较好的燃烧性能,相比于LSCS,其燃油消耗率最大降幅为3.6 g/(kW·h),碳烟排放最大降幅为0.13 g/(kW·h),燃烧持续期最大降幅为2.6°CA;但在大负荷和低φ_(a)下,LSCS体现出更好的燃烧性能,相比于MSCS,其燃油消耗率最大降幅为2.6 g/(kW·h),碳烟排放最大降幅为0.56 g/(kW·h),燃烧持续期最大降幅为2.8°CA.仿真结果表明:随负荷减小或φ_(a)增大,燃油射流贯穿能力减弱,复合卷流燃烧室的弧脊能更有效地提升油、气混合质量;随负荷增大或φ_(a)减小,燃油射流贯穿能力增强,复合卷流燃烧室的弧脊阻碍了燃油射流扩散,侧卷流燃烧室的分流造型能更显著地改善油、气混合过程.

柴油机侧卷流和ω燃烧系统性能试验与仿真

基于侧卷流燃烧系统(lateral-swirl combustion system,LSCS)良好的油气混合与燃烧效果,在多种实际工况下对侧卷流和ω燃烧系统进行了试验研究,将两者的燃烧及排放结果进行了对比分析,并通过仿真研究揭示其工作机理。试验结果表明:在各种工况下,相比ω燃烧系统,侧卷流燃烧系统的燃油消耗率和碳烟排放均降低,其中燃油消耗率最大降幅为3.83%,碳烟排放最大降幅为82.21%;侧卷流燃烧系统瞬时放热率大,缸压和缸内平均温度更高。仿真结果表明:侧卷流燃烧系统的分流造型及时将燃油导流向壁面两侧,避免了燃油在壁面的堆积,从而有利于充分利用燃烧室周向空气,提高混合燃烧性能,减少碳烟生成。