多孔噴油器各孔噴油規(guī)律對柴油機噴霧及燃燒影響的研究.pdf

1、柴油的噴霧和燃燒情況是影響發(fā)動機排放和燃油經濟性的重要因素。噴油嘴作為柴油機燃油噴射系統的終端，噴嘴的噴射特性對燃油在燃燒室內的分布、燃油霧化的質量、噴油持續(xù)期的長短有直接影響，進而影響缸內的燃燒以及發(fā)動機的性能。
　　目前學者們從試驗及模擬計算兩方面就噴油規(guī)律對柴油機燃燒過程的影響開展了諸多研究工作，但多數是基于噴油器總的噴油規(guī)律。而由于結構、加工以及使用過程中高壓液力條件的差異，多孔噴油器各孔的噴油規(guī)律并不一致，這將引起燃燒室

2、內燃油不均勻的空間和時間分布，進而導致噴霧和燃燒過程發(fā)生變化。
　　本文根據連續(xù)性方程、伯努利方程、動量守恒和動量定理以及噴孔出口理論流速和瞬態(tài)流速之間的函數關系等，建立了基于動量法原理的各孔流量系數和噴油規(guī)律的測試方法；選擇了合適的力傳感器和噴油壓力傳感器，搭建了噴油器各孔流量系數和噴油規(guī)律瞬態(tài)測試系統；測量了某單缸柴油機噴油器的各孔噴霧沖量和噴油壓力，得出了各孔噴油規(guī)律和噴油量、流量系數。根據實測的各孔噴油規(guī)律和循環(huán)噴油量，應

3、用三維CFD軟件建立了柴油機三維燃燒模型?；谘芯拷M自主設計開發(fā)的柴油機工作過程測試系統搭建了柴油機工作過程試驗臺架，利用測得的柴油機標定點的缸內壓力和 NOx排放濃度的試驗數據驗證了計算模型的模擬精度。對比分析了各孔噴油規(guī)律對噴霧的宏觀特性、燃燒過程熱力學參數、碳煙凈生成率和質量分數以及NO生成率和質量分數等的影響，通過切片的模擬軟件后處理方式分析了噴霧燃燒過程中各孔噴油規(guī)律對缸內濃度場、流場、溫度場、NO分布和碳煙分布的影響規(guī)律。所

4、得主要結論如下：
　　所建立的各孔瞬態(tài)流量系數和噴油規(guī)律測試方法能夠測試試驗用柴油機4孔噴油器的各孔噴油規(guī)律，實測得到的4孔噴油器各孔循環(huán)噴油量的不均勻系數達到47％。瞬時噴油率大的噴孔，其油束的噴霧貫穿距離大，各孔噴油不均勻時噴油初期各孔噴霧貫穿距離數值的不均勻系數高達40%左右。各孔噴油不均勻以及1孔不噴油、其余3孔噴油均勻時，總體上索特平均直徑（SMD）值稍大，燃油蒸發(fā)率的曲線稍有后移并較慢達到最大值，而且燃油蒸發(fā)率的值較小

5、。
　　噴油初期瞬時噴油速率高的第4孔所在區(qū)域內的混合氣最先著火。4孔噴油均勻和1孔不噴油、其余3孔噴油均勻時的混合氣著火稍早于4孔噴油不均勻時的情況。各孔噴油均勻時的燃燒速度快，燃油的放熱過程更為集中，缸內的溫度高，高溫區(qū)域分布的范圍廣；缸內平均壓力和溫度曲線最高，最高燃燒壓力和最高溫度值也最大；燃燒持續(xù)期較短，放熱曲線總體上來說最高，燃燒更靠近上止點。
　　各孔噴油均勻時，燃燒初期碳煙的生成率大、生成區(qū)域的范圍大、分布更

6、為均勻，但隨著燃燒繼續(xù)，碳煙的氧化作用快速變得最強。燃燒初期，各孔噴油規(guī)律實測不均勻時噴油速率大的噴孔所在區(qū)域的碳煙分數也多；各孔噴油規(guī)律越不均勻，碳煙的氧化效果越差，最終的碳煙分數也越多。
　　各孔噴油均勻時在燃燒室余隙和燃燒室底部凹坑這些高溫富氧區(qū)最先出現較多成片的NO生成率較大區(qū)域，缸內NO分布也較均勻，最終的NO質量分數多。各孔噴油實測不均勻時最先在噴油量少的噴孔所在的燃燒室區(qū)域底部凹坑附近的高溫富氧區(qū)出現NO生成率較大區(qū)