柴油引燃缸內(nèi)直噴天然氣發(fā)動機燃料噴射對燃燒過程的影響研究.pdf

1、柴油引燃缸內(nèi)直噴技術作為當前最新的天然氣發(fā)動機技術，除了具有傳統(tǒng)天然氣發(fā)動機技術的優(yōu)點之外，還可以彌補其動力性不足和充量系數(shù)下降等問題，成為當前研究的重點領域。對于柴油引燃缸內(nèi)直噴天然氣發(fā)動機，引燃柴油和天然氣的噴射過程對發(fā)動機的燃燒過程和排放具有重要的影響。而目前國內(nèi)外在引燃柴油和天然氣噴射對缸內(nèi)混合氣的形成和燃燒過程方面的研究還比較少。因此本文通過仿真的方法研究了引燃柴油和天然氣的噴射對缸內(nèi)混合氣的形成和燃燒過程，以及NO的排放性所

2、產(chǎn)生的影響，為以后產(chǎn)品開發(fā)奠定一定的基礎。
　　在發(fā)動機工作過程中，混合氣的濃度、引燃柴油所占比例，引燃柴油和天然氣的噴射時刻、噴射持續(xù)期，噴孔的位置、噴孔直徑的大小、以及噴孔之間的夾角都會對混合氣形成和燃燒產(chǎn)生重要影響。為深入研究柴油引燃缸內(nèi)直噴天然氣發(fā)動機燃料噴射對混合氣形成和燃燒過程的影響規(guī)律，本文通過FIRE軟件建立了柴油引燃天然氣發(fā)動機仿真系統(tǒng)，在發(fā)動機轉速為2100r/min，全負荷工況，過量空氣系數(shù)為1.7，柴油和天

3、然氣噴射間隔為5°CA，引燃柴油量比例為5％的情況下，對引燃柴油的噴射持續(xù)期和噴孔直徑、天然氣噴孔夾角和噴射持續(xù)期四個因素進行仿真研究，對混合氣形成過程中的缸內(nèi)濃度分布、缸內(nèi)流場分布，燃燒過程中的缸內(nèi)溫度和壓力、放熱特性，以及NO的生成進行了深入分析。
　　研究結果表明，在保持引燃柴油噴射量一定的情況下，隨著引燃柴油噴射持續(xù)期的延長，噴射速度從引燃柴油噴射持續(xù)期為0.5°CA的274m/s下降到噴射持續(xù)期為2°CA時的65m/s。

4、缸內(nèi)溫度和壓力的峰值下降的最大值分別為2.6％、7.5％;隨著引燃柴油噴孔直徑的變大，燃料噴射速度從噴孔直徑為0.15mm情況下的234m/s，下降到噴孔直徑為0.25mm時的90.5m/s，缸內(nèi)溫度和壓力的峰值下降的最大值分別是2.8％、6.9％，而NO的濃度隨著引燃柴油噴孔直徑的增大逐漸降低;天然氣噴孔夾角為130°時，缸內(nèi)燃燒的溫度和壓力峰值最高，其他夾角下缸內(nèi)溫度和壓力峰值下降的最大值為8.6％、8.2％，燃燒持續(xù)期從天然氣噴孔

5、夾角為130°下的45°CA延長到150°CA下的103°CA，最大延長了58°CA。在130°時缸內(nèi)NO的生成量最高，隨著噴孔夾角的變化，生成量降低;隨著天然氣噴射持續(xù)期延長，燃料噴射速度從4°CA時的最大值318m/下降到持續(xù)期為10°CA時的288.7m/s，相比于持續(xù)期為4°時，缸內(nèi)溫度和壓力峰值、燃燒放熱率峰值下降的最大值分別是5.5％、13.8％、35.3％，溫度峰值出現(xiàn)的時刻最大滯后期為4°CA。隨著天然氣噴射持續(xù)期的延長