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甲醇-柴油混合燃料喷油器的PTC预热仿真模拟
| 论文题名： | 甲醇-柴油混合燃料喷油器的PTC预热仿真模拟 |
| 关键词： | 汽车发动机;混合燃料喷油器;甲醇;柴油;冷起动;预热措施;仿真模拟 |
| 摘要： | 近年来，国民汽车保有量在不断增长，而能源短缺问题也日渐显著，为了应对能源危机，必须尽快寻求与发展相应的代用燃料，其中，甲醇被认为是内燃机最有发展前景的代用燃料之一，但甲醇与柴油混合作为燃料时发动机存在着冷起动困难问题。 本文根据PTC材料特有的自控温特性提出在喷油器上加装PTC作为加热元件，从而使燃油温度短时间内上升的预热措施，利用Gambit建立了喷油器的几何模型，在其输油管及针阀体外部均加装了PTC热敏电阻，并对喷油器进行了网格划分，并检查了网格质量，利用Fluent对喷油器模型、燃油物性、PTC材料及边界条件等相关参数进行设置，并进行了仿真模拟，研究了不同燃油掺混比、环境温度、燃油流量、PTC居里温度及端电压对喷油器加热效果的影响。 本文采用的PTC加热元件有两种，分别是居里温度为333K及423K，端电压分别为12V、24V、36V，燃油根据甲醇掺混比分为M0、M10、M20、M30、M40，环境温度采用263K、268K、273K、278K，燃油流量采用0.0001kg/s、0.0003kg/s、0.0005kg/s、0.0007kg/s，每种工况计算50s。仿真模拟的结果表明： （1）居里温度为423K和居里温度333K的PTC元件均能有效地加热燃油，燃油的出口平均温度均有明显上升，且每种工况下喷油器出口平均温度变化趋势均相同，均为先迅速上升然后速度变缓最后趋于平稳。但在其它条件一致的情况下，基于居里温度423K的PTC的喷油器出口平均温度均较高，上升速度也更快，因此针对燃油短时间温度上升的要求来说，居里温度423K的PTC热敏电阻更具有优势； （2）其它条件一致时，燃油出口平均温度随环境温度的升高而升高，但由于PTC热敏电阻会迅速加热喷油器，一直到其居里温度附近，所以燃油出口平均温度变化值差距很小； （3）其它条件一致时，燃油流量影响PTC对燃油的加热效果，燃油出口平均温度随燃油流量的增大而降低； （4）其它条件一致时，柴油中添加甲醇后，喷油器出口平均温度随燃油中甲醇含量的增加而降低；但由于甲醇比例并不大，且PTC对喷油器的加热效果较好，各燃料之间的温度差距并不大； （5）其它条件一致时，喷油器出口平均温度随PTC端电压的升高而升高。因此可以考虑低温下采用调压器对PTC进行电压调节从而保证燃油温度短时间内迅速上升。 综上所述，可以考虑利用PTC加热喷油器的方法改善发动机冷起动困难问题，并且可以采用调压器对PTC进行电压调节从而保证燃油温度短时间内迅速上升。 |
| 作者： | 杨雪 |
| 专业： | 动力工程及工程热物理 |
| 导师： | 谢旭良 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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