高压共轨系统中压力波动对柴油机燃烧特性的影响研究

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高压共轨的出现实现了高喷射压力和多次喷射策略，当采用多次喷射策略时，前一次喷射结束时，喷油器中的燃油会产生一个水击效应，形成一个压力波动，后续的喷油压力也会受到影响，进而会影响发动机的燃烧特性。因此，对高压共轨系统中压力波对柴油机的燃烧特性的影响研究是必要的。
　　当高压共轨系统中采用多次喷射策略时，不同喷射间隔下共轨系统中压力波会导致后续喷射的喷射压力以及喷油率波形随之变化。那么当变换多次喷射喷油间隔时，柴油机缸内燃料与空气的混合以及燃烧过程便会受到不同喷油间隔、不同喷射压力以及不同喷油率波形综合影响。在这种情况下，通过发动机台架试验很难发现上面三种因素中某单一因素对柴油机燃烧特性的影响。本研究通过数值模拟方法对上述三种喷油参数对柴油机燃烧特性的影响分别进行了特定的研究分析。
　　研究首先在搭建的高压共轨实验台上进行了不同的燃油喷射实验，获得了预喷情况下以及多次喷射情况下有关喷射参数对压力波动的影响规律。然后利用KIVA-3V程序，建立了基于Ford Puma2.2L柴油机的CFD燃烧计算模型，数值模拟研究了不同喷射间隔和压力波动导致的后续喷射压力变化以及喷油率波形的变化对缸内混合、燃烧和排放的影响。取得了如下研究成果：
　　1．在搭建的高压共轨实验台上，进行单次以及两次燃油喷射实验，一次喷射结束后，喷油器内的压力呈一个逐渐衰减的波形，两次喷射的时间间隔的不同对后续喷射压力产生不同的影响
　　2．建立柴油机模型，利用CFD软件KIVA-3V对柴油机燃烧过程进行模拟，并通过对比模拟得到的和实验中获得的示功图，验证了模型的可用性。
　　3．模拟研究了多次喷射情况下不同喷油间隔对缸内混合及燃烧过程的影响，发现变化喷油间隔对发动机缸内空燃比、燃烧温度分布都有明显影响，同时对NOx、CO、HC及Soot的生成受喷油间隔的影响规律。
　　4．通过模拟研究了不同工况下不同喷射压力对柴油机燃烧特性的影响，发现发动机缸内温度和压力都是随着喷射压力的升高而升高的，NOx的生成量也是随着压力的升高而升高，但CO、HC以及Soot的生成量在降低。
　　5．模拟研究了不同喷油率波形对柴油机燃烧特性的影响，获取缸内压力、温度、排放物的生成（NOx、CO、HC及Soot）及缸内混合受喷油率波形的影响规律。

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作者
张作为;
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作者单位

天津大学;

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授予单位天津大学;
学科动力工程
授予学位硕士
导师姓名尹燕,彭志军;
年度 2015
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类 TK421.2;
关键词
柴油机; 高压共轨系统; 压力波动; 燃烧特性; 多次喷射策略;

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