柴油機(jī)空氣輔助燃油噴射系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著世界能源危機(jī)和環(huán)境污染的加重，越發(fā)突出石油燃料燃燒裝置設(shè)計(jì)和性能優(yōu)化的必要性。由于柴油機(jī)在功率范圍大、耐久性、低能耗等方面的獨(dú)特優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于汽車、機(jī)械、船舶行業(yè)。改善柴油機(jī)的噴霧特性對提高發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性和降低排放有十分重要的意義。因此本文針對柴油機(jī)噴射系統(tǒng)，研究空氣輔助直噴技術(shù)，使噴入氣缸的是空氣和燃油的混合物，促進(jìn)燃油霧化，從而改善燃燒效果，降低油耗和排放，是對現(xiàn)有柴油機(jī)噴射系統(tǒng)的一項(xiàng)新的探索和研究。
　　首先，本文利

2、用課題組自行設(shè)計(jì)的噴霧離線試驗(yàn)臺(tái)、高速攝像機(jī)和激光粒度儀對有無氣輔助噴射的兩種噴射系統(tǒng)的噴霧特性進(jìn)行噴霧試驗(yàn)研究，分析了噴射壓力、噴射量、噴氣壓力及噴嘴孔數(shù)等工作參數(shù)對噴霧特性的影響。結(jié)果表明:采用無氣輔助噴射系統(tǒng)時(shí)，噴霧錐角和貫穿距離均隨著噴射壓力的增加而增大，噴霧液滴尺寸減小，霧化效果變好，受噴射量變化影響較小。采用空氣輔助噴射系統(tǒng)時(shí)，噴霧錐角和貫穿距離均隨著噴射量的增大而均增大，大粒徑的液滴數(shù)的比例增加，霧化效果變差;噴孔數(shù)目由3

3、孔增至4孔，噴霧貫穿距離減小，噴霧錐角增大，噴霧液滴平均直徑增大，但是當(dāng)提高噴射量時(shí)，4孔的噴霧液滴破碎效果更好。分析噴霧液滴粒徑分布可知，空氣輔助噴射系統(tǒng)中小粒徑液滴數(shù)的比例比無氣輔助噴射要大許多?？諝廨o助噴射系統(tǒng)霧化燃油效果要優(yōu)于無氣輔助噴射系統(tǒng)。
　　其次，基于燃料氣動(dòng)霧化機(jī)理，本文建立了有無氣輔助噴射兩種噴射系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，利用CFD軟件搭建了兩種噴射系統(tǒng)的數(shù)值仿真模型，完成兩種噴射系統(tǒng)仿真模型的計(jì)算，結(jié)果表明:兩種噴射系

4、統(tǒng)的仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果相一致，模型結(jié)果合理可靠。
　　最后，本文采用兩種噴射系統(tǒng)模型計(jì)算了有無氣輔助噴射的噴霧場。結(jié)果表明:空氣輔助噴射系統(tǒng)在30MPa噴射壓力下噴霧液滴尺寸分布同無氣輔助噴射系統(tǒng)在80MPa噴射壓力下的噴霧液滴尺寸分布基本相同;空氣輔助噴射系統(tǒng)在60MPa噴射壓力下噴霧液滴尺寸分布同無氣輔助噴射系統(tǒng)在100MPa噴射壓力下的噴霧液滴尺寸分布基本相同。空氣輔助噴射系統(tǒng)對噴霧液滴的破碎效果十分顯著。但是兩者的噴霧貫穿

5、距還相差比較大，但是低壓空氣輔助噴射系統(tǒng)可以通過延長噴射時(shí)間使燃油液滴盡可能充滿氣缸，不影響燃燒效果。
　　本文針對有無氣輔助噴射兩種噴射系統(tǒng)進(jìn)行了離線噴霧試驗(yàn)和仿真研究，對其噴霧特性進(jìn)行了分析，并且對兩種噴射系統(tǒng)進(jìn)行了對比研究，計(jì)算數(shù)據(jù)和仿真結(jié)果表明，空氣輔助噴射系統(tǒng)可以在降低噴射壓力的同時(shí)達(dá)到與無氣輔助噴射系統(tǒng)高壓噴射下同等程度的霧化效果。為空氣輔助噴射系統(tǒng)在柴油機(jī)上的應(yīng)用提供了重要理論和數(shù)值依據(jù)，改善柴油機(jī)的燃油消耗率和排放