柴油機空氣輔助燃油噴射系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著世界能源危機和環(huán)境污染的加重，越發(fā)突出石油燃料燃燒裝置設計和性能優(yōu)化的必要性。由于柴油機在功率范圍大、耐久性、低能耗等方面的獨特優(yōu)勢，廣泛應用于汽車、機械、船舶行業(yè)。改善柴油機的噴霧特性對提高發(fā)動機燃油經濟性和降低排放有十分重要的意義。因此本文針對柴油機噴射系統(tǒng)，研究空氣輔助直噴技術，使噴入氣缸的是空氣和燃油的混合物，促進燃油霧化，從而改善燃燒效果，降低油耗和排放，是對現(xiàn)有柴油機噴射系統(tǒng)的一項新的探索和研究。
　　首先，本文利

2、用課題組自行設計的噴霧離線試驗臺、高速攝像機和激光粒度儀對有無氣輔助噴射的兩種噴射系統(tǒng)的噴霧特性進行噴霧試驗研究，分析了噴射壓力、噴射量、噴氣壓力及噴嘴孔數等工作參數對噴霧特性的影響。結果表明:采用無氣輔助噴射系統(tǒng)時，噴霧錐角和貫穿距離均隨著噴射壓力的增加而增大，噴霧液滴尺寸減小，霧化效果變好，受噴射量變化影響較小。采用空氣輔助噴射系統(tǒng)時，噴霧錐角和貫穿距離均隨著噴射量的增大而均增大，大粒徑的液滴數的比例增加，霧化效果變差;噴孔數目由3

3、孔增至4孔，噴霧貫穿距離減小，噴霧錐角增大，噴霧液滴平均直徑增大，但是當提高噴射量時，4孔的噴霧液滴破碎效果更好。分析噴霧液滴粒徑分布可知，空氣輔助噴射系統(tǒng)中小粒徑液滴數的比例比無氣輔助噴射要大許多?？諝廨o助噴射系統(tǒng)霧化燃油效果要優(yōu)于無氣輔助噴射系統(tǒng)。
　　其次，基于燃料氣動霧化機理，本文建立了有無氣輔助噴射兩種噴射系統(tǒng)的數學模型，利用CFD軟件搭建了兩種噴射系統(tǒng)的數值仿真模型，完成兩種噴射系統(tǒng)仿真模型的計算，結果表明:兩種噴射系

4、統(tǒng)的仿真結果與試驗結果相一致，模型結果合理可靠。
　　最后，本文采用兩種噴射系統(tǒng)模型計算了有無氣輔助噴射的噴霧場。結果表明:空氣輔助噴射系統(tǒng)在30MPa噴射壓力下噴霧液滴尺寸分布同無氣輔助噴射系統(tǒng)在80MPa噴射壓力下的噴霧液滴尺寸分布基本相同;空氣輔助噴射系統(tǒng)在60MPa噴射壓力下噴霧液滴尺寸分布同無氣輔助噴射系統(tǒng)在100MPa噴射壓力下的噴霧液滴尺寸分布基本相同。空氣輔助噴射系統(tǒng)對噴霧液滴的破碎效果十分顯著。但是兩者的噴霧貫穿

5、距還相差比較大，但是低壓空氣輔助噴射系統(tǒng)可以通過延長噴射時間使燃油液滴盡可能充滿氣缸，不影響燃燒效果。
　　本文針對有無氣輔助噴射兩種噴射系統(tǒng)進行了離線噴霧試驗和仿真研究，對其噴霧特性進行了分析，并且對兩種噴射系統(tǒng)進行了對比研究，計算數據和仿真結果表明，空氣輔助噴射系統(tǒng)可以在降低噴射壓力的同時達到與無氣輔助噴射系統(tǒng)高壓噴射下同等程度的霧化效果。為空氣輔助噴射系統(tǒng)在柴油機上的應用提供了重要理論和數值依據，改善柴油機的燃油消耗率和排放