預混合低溫燃燒模式下燃油噴霧與燃燒室空間匹配優(yōu)化研究.pdf

1、提高油氣混合質(zhì)量是柴油機節(jié)能環(huán)保的關(guān)鍵，而在備受關(guān)注的預混合低溫燃燒模式下其重要性尤甚。與傳統(tǒng)燃燒模式相比，預混合低溫燃燒的噴射正時、燃油束空間分布以及缸內(nèi)氣流運動特性均發(fā)生改變，因此，在該燃燒模式下的油氣混合機理需進一步探明。本文以小缸徑輕型車用柴油機為研究對象，針對其燃燒系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、均質(zhì)混合氣制備和燃燒過程組織困難的特點，在預混合低溫燃燒模式下，圍繞均質(zhì)混合氣的制備與碳煙排放控制，對燃油束空間分布與燃燒室結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響及其匹配進行

2、了數(shù)值模擬研究，為進一步優(yōu)化輕型車用柴油機預混合低溫燃燒技術(shù)提供理論基礎。
　　本文在預混合低溫燃燒模式下，對噴霧錐角與油嘴伸出高度對缸內(nèi)氣流運動與油氣混合過程的影響進行了研究。研究表明，預混合低溫燃燒模式下由于噴射正時的提前，需對噴霧錐角以及油嘴伸出高度進行重新匹配設計，使得燃油分布特征為:一部分燃油分布于余隙內(nèi)，但該部分燃油不會造成燃油濕壁現(xiàn)象，而另一部分燃油則分布在燃燒室凹坑內(nèi)部。該分布特征可充分利用余隙與燃燒室凹坑內(nèi)的氣流

3、運動，提高油氣混合質(zhì)量，降低碳煙排放。
　　燃燒室形狀能夠強烈影響缸內(nèi)的氣流運動因而對油氣混合分布起著極其重要的作用。與傳統(tǒng)燃燒模式相比，預混合燃燒模式下燃油噴射期內(nèi)的氣流運動強度相對較弱，為增強此時缸內(nèi)氣流運動強度，對燃燒室結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化。本文設計了一種新型小凸臺燃燒室概念，并與其他三種特征燃燒室進行對比分析。結(jié)果表明，小凸臺燃燒室在氣流運動特性、油氣混合與排放性能等方面均具有較大優(yōu)勢，在早噴射條件下可強化油氣混合。在所設計的小凸

4、臺燃燒室形狀基礎上對其幾何結(jié)構(gòu)進行進一步優(yōu)化，研究表明，小凸臺燃燒室宜采用較小縮口型式以提高缸內(nèi)氣流運動強度。在小缸徑的車用柴油機中，存在一個最佳的徑深比值，即在保持壓縮比不變的條件下，不宜采用較大口徑的燃燒室，相比而言，合適口徑且相對較深的燃燒室的缸內(nèi)氣流運動速度與運動方向都較為優(yōu)越。
　　應用正交設計法進行多參數(shù)優(yōu)化，結(jié)果表明，各因素對Soot影響的主次順序，由大至小依次為噴霧錐角＞縮口比＞渦流比＞徑深比＞伸出高度，并通過對上