噴油壓力對柴油機噴霧燃燒特性影響的仿真分析

隨著環(huán)境問題的日益突出，國家逐步提高機動車污染物排放標準，2019年7月1日，正式實施國家第六階段機動車排放標準，加快了低排放發(fā)動機研發(fā)進程，與其它熱力型發(fā)動機相比，柴油機油在運行過程中無點火系統(tǒng)、著火點高、具有較高的壓縮比，因此故障少、工作可靠，燃燒充分，熱效率高，具有很高的穩(wěn)定性

，而且柴油機價格相對便宜，對推動國民經(jīng)濟的發(fā)展具有重要作用。

現(xiàn)階段，為提高柴油發(fā)動機熱效率的同時達到節(jié)能減排的目的，一般采取四種方法

：一是使用一些新型能源如生物柴油、酒精、正丁醇等和柴油混合燃燒；二是使用可再生燃料替換；三是通過對燃燒室的整修、優(yōu)化其燃燒系統(tǒng)。四是在尾氣排放方面著手，降低污染物排放。在優(yōu)化燃燒系統(tǒng)過程中，噴油壓力對柴油機噴霧特性和燃燒特性有重要影響，因此本文利用AVL-FIRE軟件對柴油發(fā)動機在不同噴油壓力下的特性進行仿真分析。

1 仿真模型的建立

本文以某款商用發(fā)動機為原型建立發(fā)動機模型，利用AVL-FIRE軟件對發(fā)動機在工作狀態(tài)下燃油的流動進行仿真分析。在該模型中，破碎模型根據(jù)液體與氣體相交面二者擾動波的非穩(wěn)態(tài)特性，選取WAVE模型；蒸發(fā)模型選取在求解過程中用時少且沒有其他迭代的Dukowicz模型；考慮到液滴在與氣缸壁相撞會有反濺情況的產(chǎn)生，碰壁模型選擇Walljetl模型；湍流燃燒模型選用EBU(eddy breakup model)模型。利用AVL軟件內ESE Diesel功能對噴射持續(xù)期、噴射壓力和噴油量等進行模型建立和網(wǎng)格生成，柴油機曲軸轉角在195°CA到400°CA之間變化。如圖1所示，a與b分別表示噴油開始時刻和結束時刻的網(wǎng)格。柴油機燃燒的具體參數(shù)如表1所示。

2 仿真計算結果及分析

根據(jù)以上發(fā)動機燃燒參數(shù)進行計算，得到不同噴油壓力對柴油機噴霧特性、燃燒特性的影響。

（1）超聲造影增強表現(xiàn)：超聲造影后16例患者胎盤植入病灶造影呈現(xiàn)高增強表現(xiàn)，4例呈無增強；（2）超聲造影分型與病理診斷表現(xiàn)：10例患者造影表現(xiàn)殘留胎盤附著點子宮漿膜層較薄，部分表現(xiàn)連續(xù)性差，以“毛刺樣”改變?yōu)橹?，病理證實為胎盤植入；8例患者造影表現(xiàn)殘留胎盤穿透子宮漿膜層，呈連續(xù)性中斷樣，造影劑出現(xiàn)外溢，病理確診為子宮胎盤植入，且子宮破裂；2例患者造影表現(xiàn)宮腔內病灶高增強，邊界清晰，病理診斷為胎盤粘連。

2.1 噴油壓力對柴油機噴霧特性的影響

2.1.1 噴油壓力對燃燒室內流體動能的影響

本文分別對80MPa、120MPa和160MPa的噴油壓力下，柴油機燃燒室內流體動能的變化情況進行仿真計算，計算結果如圖2所示。

除了拍照之外，明星還會有什么樣的應用？在電腦的幫助之下，我們越來越難辨認電影中的角色是不是由真正的演員出演。

2.2.1 噴油壓力對缸內平均溫度的影響

柴油機缸內燃燒特性的狀況一般可以用缸內燃燒溫度、缸內平均壓力以及放熱率等參數(shù)來綜合評價。

厚厚的《圣經(jīng)》《辭?！?，精裝本的四大名著，所有他認為可能藏有照片的大部頭都翻過了，沒有。倒回去，又從一排排的書籍之間走過。突然暼見一本羅曼·羅蘭的《約翰·克利斯朵夫》，這是范堅強很喜歡的一本書，會不會在那里面？他抽出來，剛要翻開，陳前臺推門進來。

噴油壓力對缸內柴油霧化效果可以采用柴油在不同噴射壓力下噴射后，觀察缸內柴油霧狀油滴平均粒徑大小的變化情況來綜合判斷。在80MPa、120MPa和160MPa噴射壓力下，柴油平均粒徑大小的變化情況進行仿真計算，仿真過程如圖3所示。

2.2.3 噴油壓力對放熱率的影響

血源性職業(yè)暴露為影響醫(yī)務人員職業(yè)安全的重要因素，而急診科不僅經(jīng)常接觸急危重癥患者，且醫(yī)務人員要求動作迅速，使急診科醫(yī)務人員發(fā)生銳器傷等血源性職業(yè)暴露風險更高[4]。雖然我國衛(wèi)生部頒布一系列職業(yè)暴露防護工作指導方案，但職業(yè)暴露在醫(yī)務人員中仍時常發(fā)生[5]。故本研究對我院發(fā)生血源性職業(yè)暴露的急診醫(yī)務人員相關資料進行分析，并探討其防護對策，以降低臨床職業(yè)暴露發(fā)生率，保證醫(yī)務人員職業(yè)安全。

上述例句中VP“崩潰、爆、暈、瞎”并不是表示真實的動作，形象地分別表示“累、可愛、辣、美”的程度到了極致。

2.2 噴油壓力對柴油機燃燒特性的影響

2.1.2 噴油壓力對缸內柴油霧化效果的影響

相對葉綠素含量采用 SPAD-502Plus手持式葉綠素測定儀測定，以測定凈光合速率及蒸騰速率的植株為測定對象，每株選擇5片葉片，在各個葉片中脈兩側均勻選取3個點，取平均值作為該葉片葉綠素含量，所測葉綠素含量是一個相對值。

由圖2可知，在不相同的噴油壓力下，柴油機燃燒室內流體動能的變化趨勢一致。但是隨著噴油壓力的增加，流體動能明顯增加，這是因為，燃燒室室內混合氣的流動速度會隨噴油壓力的增加而增加，柴油噴射流動速度增加相應的會提高柴油與空氣混合的均勻性；另外，隨著噴油壓力的增加，流體動能的峰值出現(xiàn)的時刻提前，這可以加快燃油和空氣混合的進程。

柴油機氣缸內溫度的變化可以很好的評價柴油機缸內燃燒特性的狀況，可以表征柴油機的工作效率和工作穩(wěn)定性。不同噴油壓力對缸內溫度的影響仿真計算結果如圖5所示，數(shù)據(jù)采集后繪制成圖6。

由圖5和圖6中可以看出，噴油壓力增加，缸內平均溫度升高且峰值溫度前移。平均溫度升高有利于加快油滴和空氣的運動速度，提高混合氣的混合質量。但噴油壓力增加缸內主燃燒階段(最高溫度)明顯提前，增加了柴油機爆燃的可能性。

由圖可知，噴油壓力越高缸內平均壓力峰值越高，噴油壓力為160MPa、120MPa和80MPa時的峰值壓力分別為9.16MPa、8.59MPa和7.82MPa，平均壓力分別升高了0.57MPa和0.77MPa。對柴油機來說，缸內平均壓力升高可以提高柴油機的熱效率，但同時增加了柴油機工作粗暴的傾向，為了保證柴油機平穩(wěn)工作，柴油噴射壓力應在維持在合適的區(qū)間內。

噴油壓力的大小與發(fā)動機工作時的粗暴程度息息相關，因此需要考慮噴油壓力對氣缸內的平均壓力的影響，經(jīng)過仿真計算，噴油壓力對氣缸內平均壓力的影響曲線如圖7所示。

2.2.2 噴油壓力對缸內平均壓力的影響

由圖3和圖4并結合圖2可知，在不同噴油壓力下缸內油滴平均粒徑大小的變化趨勢基本相同，即隨著噴油壓力的增大，柴油機燃燒室內流體動能增大明顯，進而增加了油粒與空氣的相互作用動力勢能，油滴平均粒徑的峰值越小，即燃油霧化效果越好，霧化質量越高；隨著噴油壓力的增大，油滴完全霧化的曲軸轉角減??；以上均可以看出噴油壓力越大，噴油時油滴的動能越大，與空氣相對運動時，油滴變形分裂越劇烈，霧化效果更好，也更快。因此，提高噴油壓力可以改善柴油機燃油的霧化過程，提高燃油的霧化效率。

通過軟件數(shù)據(jù)采集功能，繪制出噴油時刻至持續(xù)噴射期間柴油機缸內油滴平均粒徑大小的變化曲線，如下圖4所示。

發(fā)動機的放熱規(guī)律影響其平均有效壓力、最高燃燒壓力和燃油消耗率等性能指標，是發(fā)動機燃燒特性的主要參數(shù)，不同噴油壓力下柴油機的放熱率仿真計算結果如圖8所示。

由圖8可知，在不同噴油壓力下，柴油機的放熱率曲線走勢相同，噴油壓力越高，放熱率兩個峰值均增高，放熱過程所占的曲軸轉角越小，也即是放熱燃燒過程越短。因此，提高噴油壓力有利于加快柴油機燃燒過程，同時也導致初期放熱率增加，可能造成柴油機工作粗暴，影響其工作的穩(wěn)定性。

M, s1, s2 |= φ ∧ ψ ，當且僅當， 存在s3且M, s1, s3 |= φ ，M, s3, s2 |= ψ

3 結論

本文對噴射壓力分別為80MPa、120MPa和160MPa時，柴油機的噴霧特性和燃燒特性進行了分析，研究噴油壓力對對燃燒室內流體動能、缸內油滴的平均粒徑、缸內溫度、氣缸內壓力和放熱率的變化進行了研究，得到如下結論：

1)噴油壓力增加，燃燒室內流體動能增加，能夠加快燃油和空氣的混合，提高混合氣的混合質量。

2)噴油壓力增加，油滴平均粒徑減小，有利于油滴霧化，改善柴油機蒸發(fā)過程，提高燃油的蒸發(fā)效率。

3)噴油壓力增加，缸內平均溫度和平均壓力均升高，有利于加快燃油和空氣的混合速度，但是噴油壓力增加主燃燒階段提前以及壓力增加過高會增加柴油機爆燃和工作粗暴的可能性。

4)噴油壓力增加，放熱率兩個峰值均增加，放熱過程縮短，有利于加快燃燒過程，但是會造成初期放熱率快速增加，增加柴油機粗暴燃燒的可能性。

[1]田濤. 內燃機車用高強化柴油機現(xiàn)狀分析及發(fā)展前景[J]. 機電信息, 2016(6):104-105.

[2]伍賽特. 機車柴油機的節(jié)能研究及展望[J]. 節(jié)能, 2018, 37(10):60-63.

[3]莊國生, 任多. 船舶柴油機節(jié)能減排技術及其應用探討[J]. 內燃機與配件, 2018, 270(18):42-43.

[4]劉秀. 汽/柴油雙燃料準均質引燃的燃燒特性研究[D]. 2016.

[5]王曉輝, 秦克印, 郝寶玉. CNG/柴油雙燃料發(fā)動機燃燒特性研究[C]//中國汽車工程學會年會. 2014.

[6]張春化, 李剛, 宋建桐,李陽陽. 引燃柴油噴油正時對LNG-柴油雙燃料發(fā)動機燃燒特性的影響[J]. 內燃機工程, 2016, 37(5):229-233.