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新型伞状喷雾柴油预混合压燃数值模拟研究

内燃机学报 2006年第2期24卷 134-140页

作者：冯立岩隆武强魏胜利冷先银杜宝国大连理工大学内燃机研究所辽宁大连116023

提出了一种新型伞状喷雾,以解决柴油预混合压燃燃烧的预混合气准备困难的问题。该伞状喷雾以多孔油嘴配合内锥面式近距碰撞导向装置形成。新型伞状喷雾具备高扩散性的特点,同时贯穿距在设计上可通过调整碰撞角度而灵活设定。采用三维CF... 详细信息

提出了一种新型伞状喷雾,以解决柴油预混合压燃燃烧的预混合气准备困难的问题。该伞状喷雾以多孔油嘴配合内锥面式近距碰撞导向装置形成。新型伞状喷雾具备高扩散性的特点,同时贯穿距在设计上可通过调整碰撞角度而灵活设定。采用三维CFD软件AVL FIRE8.2对该喷雾的预混合气形成和燃烧过程进行了数值模拟,分析了燃烧室和喷油始点对预混合气形成及燃烧的影响。研究表明:采用内锥面碰撞导向装置可以提高喷雾高扩散性,这种伞状喷雾油粒动量小,使燃料撞击活塞或缸套表面的可能性大大降低,从而避免了部分区域燃空当量比过大和燃料挂壁的不良后果。对于提高柴油预混合气均匀度具有很大作用。

关键词：柴油预混合压燃伞状喷雾 CFD

预混合压燃氢气/柴油发动机混合气形成与燃烧过程的研究

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预混合压燃氢气/柴油发动机混合气形成与燃烧过程的研究

作者：宋云超北京交通大学

学位级别：硕士

当今社会能源危机和环境问题日益严重,传统的汽油机和柴油机燃烧方式都很难同时降低氮氧化物和碳烟的排放,所以有必要丌发研究新型低排放的燃烧方式。准均质充量压缩点火燃烧(QHCCI)方式占总燃料多数的预混合燃料以稀薄燃烧完成,故可能... 详细信息

当今社会能源危机和环境问题日益严重,传统的汽油机和柴油机燃烧方式都很难同时降低氮氧化物和碳烟的排放,所以有必要丌发研究新型低排放的燃烧方式。准均质充量压缩点火燃烧(QHCCI)方式占总燃料多数的预混合燃料以稀薄燃烧完成,故可能有很低的排放,尤其是碳烟和氮氧化物。由于燃烧速度比较快,QHCCI燃烧系统还有望有较好的燃油经济性,被认为是未来取代传统发动机燃烧方式的最有前途的技术之一,是目前内燃机界研究的热点。本文采用数值模拟计算的研究方法,对预混合压燃氢气/柴油发动机混合气的形成过程和燃烧过程进行了深入的研究。论文研究第一部分,针对预混合压燃氢气/柴油发动机的特点,建立数学模型,改进原KIVA-3V程序,使其不仅能够对纯柴油发动机的工作过程进行模拟,而且能够对预混合压燃氢气/柴油发动机的工作过程进行数值模拟;论文研究第二部分,对预混合压燃氢气/柴油发动机混合气的形成过程进行研究,分析燃油喷雾特性、初始涡流比和转速等对预混合压燃氢气/柴油发动机混合气形成的影响;论文研究第三部分,对预混合压燃氢气/柴油发动机着火和燃烧过程进行研究,分析引燃柴油喷雾特性、喷嘴喷孔数目、初始涡流比和转速对预混合压燃氢气/柴油发动机着火和燃烧过程的影响。数值模拟结果与实验数据有较好的吻合度,说明改进后的KIVA-3V程序不仅能够对纯柴油发动机的工作过程进行模拟,而且能够对预混合压燃氢气/柴油发动机的工作过程进行数值模拟,这为应用KIVA-3V程序及相关模型进行理论分析奠定了可靠的基础。通过研究发现,预混合压燃氢气/柴油发动机整个燃烧过程符合准均质压缩点火燃烧的特点。其燃烧过程首先在某个曲轴转角时刻柴油压燃,之后通过预混柴油燃烧放出的热量点燃周围的氢气,之后是氢气大面积的预混合主燃烧;循环氢气量越多,主燃烧(氢气大面积的预混合燃烧)会越剧烈;通过控制循环柴油量和氢气量的比例,可以同时降低一氧化氮和碳烟的排放。通过研究确定了引燃柴油喷雾特性、喷油器喷孔数目、初始涡流比和转速对预混合压燃氢气/柴油发动机混合气形成和燃烧过程的影响规律。通过选取发动机合适的转速、喷嘴喷孔数目和初始涡流比,调整喷油提前角、喷雾粒子群出口速度、喷油油量和循环氢气量,可以控制预混合压燃氢气/柴油发动机的混合气形成和燃烧过程,实现准均质充量压缩点火燃烧。

关键词：预混合压燃氢气柴油机准均质充量压缩点火燃烧数值模拟

预混合压燃式天然气发动机燃烧系统设计与试验研究

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军事交通学院学报 2009年第4期11卷 52-56页

作者：张怀东张天如张德福邓玉龙军事交通学院汽车工程系天津300161 天津大学机械学院天津300072

对影响预混合压缩着火天然气发动机运转范围和排放特性的相关因素进行了试验研究。开发的新型燃烧系统采用球形涡流室式燃烧室配合以电控天然气复合供气系统,通过台架试验研究了不同的天然气供气方式、涡流室结构参数、进气空气加热温... 详细信息

对影响预混合压缩着火天然气发动机运转范围和排放特性的相关因素进行了试验研究。开发的新型燃烧系统采用球形涡流室式燃烧室配合以电控天然气复合供气系统,通过台架试验研究了不同的天然气供气方式、涡流室结构参数、进气空气加热温度及陶瓷电热塞温度对着火燃烧及排放的影响。试验结果表明：天然气低压进气道供气方式有利于天然气的压缩着火,在一定范围内适当减小通道直径有利于形成分层燃烧,而辅助加热温度受到敲缸与部分燃烧现象的制约应精确控制。

关键词：天然气发动机预混合压燃混合气加热

高压气体射流控制DME预混合压缩着火燃烧特性研究

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高压气体射流控制DME预混合压缩着火燃烧特性研究

作者：刘思成大连理工大学

学位级别：硕士

预混合压燃模式可以同时实现低氮氧化物(NO:Nitrogen Oxides)和低Soot排放,但是其燃烧过程难以有效控制。高压气体射流控制压缩着火(JCCI:Jet Controlled Compression Ignition)可以实现预混合压燃过程着火相位的有效控制。二甲醚(DME:D... 详细信息

预混合压燃模式可以同时实现低氮氧化物(NO:Nitrogen Oxides)和低Soot排放,但是其燃烧过程难以有效控制。高压气体射流控制压缩着火(JCCI:Jet Controlled Compression Ignition)可以实现预混合压燃过程着火相位的有效控制。二甲醚(DME:Dimethyl Ether)和柴油类似,属于高十六烷值燃料,相比柴油其氧含量较高,燃烧过程中Soot排放较少。DME可再生,是一种理想的柴油替代燃料。而在高压气体JCCI模式下DME的燃烧与排放特性还有待进一步研究,基于此本文使用CFD模拟软件Converge,建立高压气体射流作用于定容弹内工质和DME预混合气的CFD模型,模拟研究了高压气体射流作用下定容弹内最大局部温升的情况及其对DME燃烧过程的影响规律,研究结果总结如下:(1)研究了进气通道长度、工质初始压力和初始温度三个影响因素对高压气体射流作用下定容弹内最大温升的影响规律。随着进气通道长度的增加,高压气体对初始工质的压缩越剧烈,使得定容弹内最大局部温升逐渐升高。随着初始压力的降低,压差增大,射流对初始工质的压缩效果更明显。但压差过大时会产生正激波,从而影响气体的流动。初始温度越高,初始工质的密度越小,射流进气速度越快,最大局部温升也就越高。(2)研究了射流条件中的射流压力和射流持续期对高压气体JCCI模式下DME燃烧过程的影响规律。随着射流持续期的延长,射流阶段对预混合气的压缩越剧烈,燃烧始点(SOC:Start of Combustion)逐渐提前。但是较长的射流持续期带入更多的“低温”气体,混合后降低了混合气的局部温度和当量比,使得后期燃烧速率下降,放热率峰值降低,燃烧持续期延长,NO生成减少。由于较长射流持续期下的SOC比较靠前,燃烧过程受“低温”气体混合的影响较小,燃烧过程中的高温区域更广,促进了一氧化碳(CO:Carbon Monoxide)和总碳氢化合物(THC:Total Hydrocarbon Compounds)的氧化。射流压力提高,压差增大,对初始工质的压缩更剧烈。然而受“低温”气体混合的影响,随着射流压力的升高,放热率峰值下降,燃烧持续期延长,NO生成减少,CO生成和THC总量则增加。(3)研究了预混合气初始条件中的初始当量比和初始温度对高压气体JCCI模式下DME燃烧过程的影响规律。初始当量比的升高,加快了燃烧的进程,SOC逐渐提前,燃烧过程局部温度升高,促进了NO的生成和CO、THC的氧化。随着初始温度的提高,SOC逐渐提前,有利于燃烧的进行。但是较高的初始温度下燃烧温度同样更高,促进了NO的生成以及CO和THC的氧化。

关键词：预混合压燃高压气体射流控制压缩着火二甲醚数值模拟

PCCI柴油机燃用DMC和生物柴油的燃烧活性调节模拟研究

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车用发动机 2021年第4期 48-56,63页

作者：于奇松梅德清涂立志岳珊张登攀江苏大学汽车与交通工程学院江苏镇江212013 上海FEV技术有限公司上海200336 南京金肯职业技术学院江苏南京210000

应用CHEMKIN-PRO化学反应动力学和Converge三维模拟仿真相结合的手段,研究了DMC(碳酸二甲酯)和大豆生物柴油两种酯类燃料对低负荷下采用“预喷+预喷+主喷”喷油策略的PCCI(premixed charge compressed ignition)柴油机燃烧与排放的影响... 详细信息

应用CHEMKIN-PRO化学反应动力学和Converge三维模拟仿真相结合的手段,研究了DMC(碳酸二甲酯)和大豆生物柴油两种酯类燃料对低负荷下采用“预喷+预喷+主喷”喷油策略的PCCI(premixed charge compressed ignition)柴油机燃烧与排放的影响。建立并验证了DMC-柴油混合燃料机理模型,分析了DMC-柴油和生物柴油-柴油两种混合燃料体系中低温下关于OH的反应流。结果表明:添加含氧燃料后OH生成量及反应系统活性增加,B10燃料(在柴油中添加10%质量分数的大豆生物柴油)的OH生成量比D10燃料(在柴油中添加10%质量分数的DMC)高,且随生物柴油掺混量增加而增加。D10燃料对反应系统活性的增加作用体现在整个反应系统中,燃空当量比浓区减少,油气扩散情况较好,而B10燃料反应系统活性的增加作用则仅体现在局部区域中,燃空当量比浓区及局部高温区域增加,但可燃混合气区域缩小。相比于柴油,D10,B10和B48(在柴油中添加48%质量分数的大豆生物柴油)燃料的NO x排放分别升高了6.2%,5.3%和8.1%,soot排放分别降低了58.1%,23.5%和68.4%。

关键词：预混合压燃多段喷射含氧燃料反应机理燃烧排放

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柴油机不同负荷混合气形成与燃烧过程研究

车用发动机 2009年第3期 74-76页

作者：姚广涛焦建森索建军军事交通学院天津300161

应用柴油机工作过程可视化装置对柴油机在不同负荷下的混合气形成与燃烧过程进行了试验研究。研究结果表明:在小负荷时柴油机的混合气形成与燃烧过程表现为预混合多点同时压燃;在一定范围内,随喷油量的减少和喷油提前角的加大,柴油机着... 详细信息

应用柴油机工作过程可视化装置对柴油机在不同负荷下的混合气形成与燃烧过程进行了试验研究。研究结果表明:在小负荷时柴油机的混合气形成与燃烧过程表现为预混合多点同时压燃;在一定范围内,随喷油量的减少和喷油提前角的加大,柴油机着火滞燃期延长,有利于形成预混合压燃。

关键词：柴油机可视化装置混合气形成燃烧过程预混合压燃

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点火室式JCCI发动机燃料喷射策略研究

点火室式JCCI发动机燃料喷射策略研究

作者：孙奇大连理工大学

学位级别：硕士

当今日益严格的排放法规推进了柴油机技术的快速发展,其中柴油机预混合压燃方式以其较高的效率和超低的排放成为柴油机燃烧领域的核心课题。本文讨论的射流控制压缩着火JCCI(Jet Control Compression Ignition)是柴油机预混合压燃技术... 详细信息

当今日益严格的排放法规推进了柴油机技术的快速发展,其中柴油机预混合压燃方式以其较高的效率和超低的排放成为柴油机燃烧领域的核心课题。本文讨论的射流控制压缩着火JCCI(Jet Control Compression Ignition)是柴油机预混合压燃技术中的一种新的燃烧方式。基本原理是,采用点火室内混合气燃烧产生的火焰射流触发主燃烧室内的柴油预混合气压燃。这种燃烧方式的显著优点是能够实现对柴油机预混合压燃着火相位的主动控制,同时也实现了超低的排放。点火室式JCCI发动机的工作过程较复杂,影响点火过程的因素众多,点火室内燃料的点燃、火焰射流的形成、主燃烧室内柴油预混合气的引燃过程是影响燃烧模式点火可靠性的关键。此外,进气温度也会对点火室式JCCI发动机的点火有一定影响。为了研究点火室式JCCI发动机的点火过程,优化其燃料喷射策略,本文利用电力测功机进行倒拖试验,获得起动工况下的缸内过程数据。再利用AVL FIRE软件对该工作过程进行建模计算,通过倒拖试验数据对计算模型进行了标定验证。在计算中,本文从点火室和主燃烧室内燃料喷射策略入手,分析了燃料喷射策略对点火室式JCCI发动机点火过程的影响。点火室天然气喷射策略方面,本文分析了天然气喷射正时、喷射压力和喷射量对点火室内残余废气的清扫和火焰射流形成的影响,通过计算得到了优化的天然气喷射策略;在点火室天然气喷射策略确定的情况下,进一步分析了柴油喷射量、喷射正时对主燃烧室内柴油预混合气燃烧的影响,通过柴油多次喷射策略对主燃烧室内的柴油预混合燃烧做了适当优化,提高了点火室式JCCI发动机的点火可靠性。为了进一步提高点火可靠性,本文讨论了进气温度对点火过程的影响。

关键词：发动机预混合压燃点火室射流