小缸徑渦流室柴油機燃燒過程與排放性能的研究.pdf

1、我國已經(jīng)成為世界單缸柴油機的生產(chǎn)基地，產(chǎn)銷量占全球單缸柴油機總量的90％，其中缸徑＜80mm的小型柴油機年產(chǎn)量達(dá)294萬臺。缸徑＜80mm的單缸柴油機多采用渦流室燃燒系統(tǒng)，近年來國內(nèi)小型渦流室柴油機的基礎(chǔ)研究少見報道，雖然我國國Ⅱ非道路柴油機排放標(biāo)準(zhǔn)已執(zhí)行了三年，但滿足該排放標(biāo)準(zhǔn)的小型渦流室柴油機相關(guān)報道甚少。因此開展小缸徑渦流室柴油機低排放高性能研究有重要學(xué)術(shù)意義和工程實用價值。
　　 本文以輕量化170F渦流室柴油機為研究樣

2、機，以試驗與模擬計算相結(jié)合的方式，分析渦流室結(jié)構(gòu)參數(shù)、噴油性能對發(fā)動機性能的影響。研究結(jié)果表明:170F柴油機渦流燃燒室連接通道截面面積較小，節(jié)流損失較大，主燃燒室導(dǎo)流槽深度較淺，不利于氣流導(dǎo)向組織有規(guī)律的渦旋，優(yōu)化燃燒室結(jié)構(gòu)參數(shù)后，柴油機性能有所改善，但柴油機煙度及排放性能仍達(dá)不到強制標(biāo)準(zhǔn)的限值要求;創(chuàng)新設(shè)計的長型軸針式噴油嘴，解決了使用中噴油嘴熱負(fù)荷高易咬死、噴油嘴受安裝力作用破壞座面密封造成滴漏的問題，還減少了噴油器安裝在燃燒室內(nèi)

3、形成的不規(guī)則容積。CFD計算分析得出用長型噴油嘴較短型噴油嘴，渦流室內(nèi)氣體流動性能改善。利用HYDSIM軟件對170F柴油機的噴油系統(tǒng)進(jìn)行模擬，通過減小針閥流通截面與針閥升程，標(biāo)定工況最大噴油壓力從18.5 MPa提高到21.5MPa，工作范圍內(nèi)噴油特性明顯改善，試驗結(jié)果表明優(yōu)化后的噴油系統(tǒng)最大噴油壓力比原機提高了20.5％。
　　 對170F柴油機進(jìn)行性能試驗，原機標(biāo)定工況的燃油耗為326.5g/(kW·h)、煙度值為6.2F

4、SU;優(yōu)化燃燒室結(jié)構(gòu)參數(shù)后燃油耗下降到315.2g/(kW·h)，煙度值下降到4.8FSU;采用優(yōu)化噴油參數(shù)的長型軸針式噴油嘴，最終柴油機標(biāo)定工況的燃油耗為283.5g/(kW·h)、煙度值為0.8FSU;分別采用固定用（5工況）和移動用(8工況)測試循環(huán)對整機進(jìn)行排放試驗，排放值均達(dá)到現(xiàn)行國Ⅱ的排放標(biāo)準(zhǔn)。研究結(jié)果表明噴油嘴參數(shù)和結(jié)構(gòu)與小型渦流室柴油機不匹配是我國此類柴油機性能差的主要原因，研究工作可作為小型渦流室柴油機性能優(yōu)化的示例。