直喷式柴油机涡流室燃烧系统的模拟与试验研究

为改善直喷式柴油机缸内的喷雾分布特性及混合气形成质量,从加强燃烧室内的气流运动角度出发,提出了直喷式涡流室燃烧系统,应用AVL FIRE软件对缸内混合气形成过程进行了数值模拟研究,并在单缸四气门135柴油机上进行了初步性能试验。结果表明:直喷式涡流室燃烧系统能够有效提高缸内混合气均匀性,从而改善燃烧;使用4×0.36×150°油嘴在供油提前角为7°CA时要低于10°CA时的NOx和碳烟排放。

单缸直喷柴油机涡流室燃烧系统外部增压的实验研究

为满足非道路用柴油机的排放法规,从改善柴油机缸内混合气形成质量出发,提出了直喷式柴油机涡流室燃烧系统;设计了柴油机外部增压系统,进行了新型燃烧系统在外部增压下性能的实验研究。结果表明,外部增压能降低柴油机的油耗和排放;增压压力为0.15MPa时,柴油机油耗率最低。增压压力为0.18MPa时,使用4×0.36×140°喷油嘴在供油提前角为8°CA、90%负荷下,NOx排放量仅为常压下的25%。

燃烧室结构对中负荷反应活性控制压燃发动机影响的模拟研究

通过机理耦合和自动优化构建了包含重质柴油成分的多组分汽油/柴油替代物反应机理。将机理与CONVERGE耦合,构建了包含原机omega型燃烧室系统(omega combustion system,OMECS)、分离式涡流燃烧室系统(separated swirl combustion system,SSCS)和横向涡流燃烧室系统(lateral swirl combustion system,LSCS)的三维计算模型,以研究不同燃烧室对中负荷大预混比例条件下反应活性控制压燃(reactivity controlled compression ignition,RCCI)发动机的影响。结果表明,与OMECS燃烧室相比,SSCS和LSCS燃烧室的指示热效率分别提高了4.65%和3.51%,除NO_(x)外,其他排放物均有所降低。能量平衡分析和传热分析显示,传热损失、燃烧损失和排气损失降低;这表明新型燃烧室对RCCI燃烧模式的优化机制与对纯柴油燃烧模式不同。活塞壁面对柴油喷雾的引导效应不明显,但新型燃烧室独特的结构和缸内气流运动(例如SSCS燃烧室的分离燃烧室和LSCS燃烧室凸边两侧的小尺寸涡流等)对传热的削弱效应大于面容比和缸内温度增加对传热的增强效应。在所有的第二次喷射正时(start of injection,SOI)下,新型燃烧室的指示热效率均高于原机。

用LDA研究柴油机涡流室内空气运动

本文介绍了采用二维氩离子LDA(激光多普勒测速仪)对柴油机涡流室内空气运动特性的最新测试结果。测量结果表明:涡流室内气体平均速度及紊流强度仅为发动机曲轴转角的函数,在上止点附近随发动机转速升高,最大值出现时刻相对曲轴转角位置基本保持不变。这一点区别于使用HWA(热线风速仪)对涡流室的测量。吊钟型涡流室内的空气涡流以刚体涡流为主。本文描述了吊钟型涡流室内涡流运动中涡核的运动轨迹,提出了进一步改进涡流燃烧系统的几点建议。