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直喷柴油机缸内混合气动态特性及其对燃烧过程的影响研究
| 论文题名： | 直喷柴油机缸内混合气动态特性及其对燃烧过程的影响研究 |
| 关键词： | 直喷柴油机;数值模拟;气流特性;燃烧过程 |
| 摘要： | 随着人们生活水平的日益提高,汽车在人们生活中已经成为不可或缺的产品。汽车在带给人们便利的同时,其尾气排放也对环境污染造成了极大的威胁。汽车尾气排放的根源在于发动机,虽然柴油机因为其动力性、经济性、耐用性以及温室气体CO2排放量低等特点,最近几年在汽车上得到了广泛的使用,但是面对日益严峻的全球能源和环境污染危机,世界各国对其发展制定了严格的限制法规。为了应对这些法规,各国柴油机研究工作者提出了许多应对方法,这些方法归根结底就是要改善柴油机的燃烧状况,提高热效率,减少有害排放物。而柴油机燃烧的好坏本质上是由缸内混合气的动态特性决定的。因此,研究直喷柴油机缸内混合气动态特性及其对燃烧过程的影响非常必要。本文运用数值模拟技术,对一台高压共轨、增压中冷直喷式重型柴油机缸内混合气动态特性及其对燃烧过程的影响进行了定性、定量的研究。 首先,分别运用Pro/E和FIRE软件建立了柴油机燃烧室流场区域的几何模型和网格模型,针对原机最大扭矩转速1300r/min,全负荷工况,对数值模拟所需的初始边界条件和计算数学模型进行了设置和选取。通过对数值模拟得到的示功图与实验得到的示功图进行对比,发现两者的差别在误差允许范围之内,模型选择准确。 其次,对燃烧室结构参数中央凸台、径深比对缸内混合气动态特性及其对燃烧过程的影响进行了研究。研究发现,对于不同中央凸台形状燃烧室,Ⅰ型燃烧室比Ⅱ型燃烧室燃烧效率要高;径深比?=3.09的A型燃烧室燃烧效果优于?=2.878的B型燃烧室。 然后,对燃油喷射系统中的喷油器喷射位置、喷射轨压、喷射定时对缸内混合气动态特性及其对燃烧过程的影响进行了研究。研究发现,喷油器喷孔凸出高度为2.7mm时燃烧效果最好;喷射轨压越大,缸内混合气混合越均匀,燃烧效率越高,但是NOx的生成量会随之增加;喷射定时的选取要合理,过早的喷射会导致缸压在模拟工况下超过发动机的最高爆压,同时NOx生成量高,过晚的喷射,燃烧放热做功能力差,废气排温较高。另外,在不改变进气总量,通过减小进气的氧浓度研究其对燃烧过程的影响。发现,进气氧浓度降低,缸内压缩终点的压力温度降低,燃油着火延迟,燃烧速度缓慢, NOx和Soot生成量同时降低。 最后,运用虚拟采样点技术对缸内的浓度场分布进行定量研究。研究发现,缸内气流同时具有挤流和涡流的特性,燃烧室壁面处的混合气浓度较浓,燃油喷入燃烧室后会在燃烧室的周向上发生偏转;缸内存在由于快速NO机理而生成的NOx。 |
| 作者： | 李楠 |
| 专业： | 动力机械及工程 |
| 导师： | 魏远文 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西华大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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