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    高壓柴油噴霧噴油嘴位置對柴油機減排的影響

    2017-12-08 16:05:33陳丁躍
    汽車文摘 2017年7期
    關鍵詞:噴油嘴混合氣油膜

    高壓柴油噴霧噴油嘴位置對柴油機減排的影響

    隨著廢氣排放法規(guī)的日益嚴格,迫切需要尋求新的燃燒方案或改善現(xiàn)有的設計結構。而相關研究多集中于對發(fā)動機燃燒系統(tǒng)優(yōu)化可能性的討論,對新燃燒系統(tǒng)的研究仍處于發(fā)展階段。直噴式柴油機燃燒系統(tǒng)按噴油嘴和火花塞的相對位置及混合氣的組織形式可分為3種:氣流引導式、壁面引導式和噴束引導式。其中,壁面引導法應用最為廣泛,而采用壁面引導法時,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形成油膜,從而導致潤滑油稀釋,燃油經(jīng)濟性下降。通過仿真和試驗兩種方法對柴油機進行分析,探究在燃油噴射系統(tǒng)中,噴油嘴位置對所形成油膜的影響,從而優(yōu)化發(fā)動機的燃燒和排放。

    試驗采用奧地利AVL公司5804型單缸柴油機。試驗設定3個不同的噴油嘴位置,噴油嘴末端距離發(fā)動機缸蓋分別為2mm、5mm和8mm(記為位置1、位置2和位置3)。試驗過程中,設定發(fā)動機轉速為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量發(fā)動機缸內(nèi)壓力,AVL公司IFEM型電荷放大器進行信號放大,并利用IndiSmart621數(shù)據(jù)采集卡對輸出信號進行采樣。利用AVL公司生產(chǎn)的FIRE2010軟件進行仿真研究。為使仿真結果盡可能接近于真實情況,對燃燒室進行建模時,共劃分為23600個網(wǎng)格單元。混合氣流動采用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程的模擬采用Naber-Reitz模型,燃燒過程模擬采用漩渦破碎模型,NO產(chǎn)生的分析利用擴展的謝爾多維奇機理。結果表明:仿真結果與試驗結果相似,噴油嘴位置對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,發(fā)動機燃燒過程最為激烈,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;從熱力學角度來說,燃燒效果最差的是噴油嘴位置3,噴油嘴位置2為發(fā)動機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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