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        高壓柴油噴霧噴油嘴位置對(duì)柴油機(jī)減排的影響

        2017-12-08 16:05:33陳丁躍
        汽車(chē)文摘 2017年7期
        關(guān)鍵詞:噴油嘴混合氣油膜

        高壓柴油噴霧噴油嘴位置對(duì)柴油機(jī)減排的影響

        隨著廢氣排放法規(guī)的日益嚴(yán)格,迫切需要尋求新的燃燒方案或改善現(xiàn)有的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。而相關(guān)研究多集中于對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒系統(tǒng)優(yōu)化可能性的討論,對(duì)新燃燒系統(tǒng)的研究仍處于發(fā)展階段。直噴式柴油機(jī)燃燒系統(tǒng)按噴油嘴和火花塞的相對(duì)位置及混合氣的組織形式可分為3種:氣流引導(dǎo)式、壁面引導(dǎo)式和噴束引導(dǎo)式。其中,壁面引導(dǎo)法應(yīng)用最為廣泛,而采用壁面引導(dǎo)法時(shí),燃油從噴油嘴內(nèi)噴出,與空氣混合形成的混合氣在氣缸壁上會(huì)形成油膜,從而導(dǎo)致潤(rùn)滑油稀釋?zhuān)加徒?jīng)濟(jì)性下降。通過(guò)仿真和試驗(yàn)兩種方法對(duì)柴油機(jī)進(jìn)行分析,探究在燃油噴射系統(tǒng)中,噴油嘴位置對(duì)所形成油膜的影響,從而優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒和排放。

        試驗(yàn)采用奧地利AVL公司5804型單缸柴油機(jī)。試驗(yàn)設(shè)定3個(gè)不同的噴油嘴位置,噴油嘴末端距離發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋分別為2mm、5mm和8mm(記為位置1、位置2和位置3)。試驗(yàn)過(guò)程中,設(shè)定發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1500r/min、噴射延遲為0.3ms、噴油量為7.7mg。分別采用奧地利AVL公司GH11D型壓電式壓力傳感器測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)壓力,AVL公司IFEM型電荷放大器進(jìn)行信號(hào)放大,并利用IndiSmart621數(shù)據(jù)采集卡對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行采樣。利用AVL公司生產(chǎn)的FIRE2010軟件進(jìn)行仿真研究。為使仿真結(jié)果盡可能接近于真實(shí)情況,對(duì)燃燒室進(jìn)行建模時(shí),共劃分為23600個(gè)網(wǎng)格單元?;旌蠚饬鲃?dòng)采用k-zeta-f湍流模型,液滴蒸發(fā)模型采用Dukowicz模型,混合氣在氣缸壁上形成油膜過(guò)程的模擬采用Naber-Reitz模型,燃燒過(guò)程模擬采用漩渦破碎模型,NO產(chǎn)生的分析利用擴(kuò)展的謝爾多維奇機(jī)理。結(jié)果表明:仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果相似,噴油嘴位置對(duì)燃油霧化和燃燒的影響與燃燒室形狀的影響同樣重要;噴油嘴位于位置1處時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過(guò)程最為激烈,燃燒溫度最高,熱釋放率也最高,HC和CO的排放較低,但CO2和NOx的排放增多;從熱力學(xué)角度來(lái)說(shuō),燃燒效果最差的是噴油嘴位置3,噴油嘴位置2為發(fā)動(dòng)機(jī)熱釋放率和有害化合物排放的折中位置。

        Ireneusz Pielecha et al. SAE 2014-01-1250.

        編譯:陳丁躍

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