燃油喷射参数对柴油机燃烧排放的影响.pdf

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1、10内燃机与配件2015年第11期燃油喷射参数对柴油机燃烧排放的影响Investigationofengineemissioncharacteristicsoninjectionparameters张建涛‘杜剑维2王佳伦3崔欣洁4陆瑶4杨传雷4(1．中国人民解放军海军91780部队；2．中国舰船研究院；3．重庆潍柴发动机厂；4．哈尔滨工程大学)[摘要]为了研究不同喷射规律和喷油提前角对柴油机燃烧排放性能的影响，采用三维流体数值分析软件AVLFIRE建立了某型柴油机的燃烧计算模型。结果表明：相较于方波喷油规律，原机喷油规律最高燃烧温度、最高燃烧压力和NO排放

2、均较低，但Soot排放较高；随着喷油提前角的增大，滞燃期延长，缸内最高燃烧压力和最高温度也随之升高，燃烧初期缸内压力升高较高，适当延后喷油时刻可以降低NO排放。[关键词]柴油机喷油提前角喷射规律燃烧排放Abstract：Inordertostudytheperformanceofdieselenginecombustionandemissionsunderdifie卜entinjectionrateandinjectiontiming．themodelofdieselenginecombustionisestablishedbythree—di—mensi

3、onalnumericalsoftwareAVLFIRE．TheresultsshowedthatthesquarewaveinjectionrateleadthehighermaximumcombustiontemperatureandmoreNOemissions．butlowerSootemissions．Wilhthein-creaseoffuelinjectiontiming，ignitiondelayisextended．Themaximumcombustionpressureandmaxi-mumtemperaturearerise．Ther

4、ateofpressureriseisrelativelyhigh．Delayinginjectiontimingappropri-atelycanreducetheNOemissions．Keywords：diesel；injectiontiming；injectionrate；combustionemission．柴油机以其良好的动力性、排放性及经济性广泛应用于船舶、电站等领域。柴油机燃烧过程和排放直接受到燃烧室内燃油与空气的空间与时间分布状况影响，而油气混合的状况与燃油喷射参数息息相关llJ。燃油喷射参数的优化是改善柴油机燃烧排放性能不可缺少的手段之

5、一。2。41。本文利用AVLFIRE软件建立了某型相继增压柴油机仿真模型，对从进气门关闭到排气门开启整个喷雾过程进行了三维仿真计算，分析了不同喷油规律对柴油机燃烧和排放性能影响，对柴油机燃烧与排放特性的优化具有指导意义。1仿真模型的建立1．1数学模型内燃机缸内燃烧过程包含化学反应的复杂流动过程，其遵循着化学反应流体力学的基本控制方程，即质量、组分、动量和能量守恒方程㈨，在直角坐标系中表示为：詈+aXa--(p斗j)=o掣+未(呲)_-詈+善+gi一6掣a(pho+未(PlXjho)=蠹(帅)+未(入裴)+‰+未[军cr，一r。，筹]云c吣，+轰c岬，=未(

6、r1罢)+Rl张建涛杜剑维王佳伦崔欣洁陆瑶杨传雷：燃油喷射参数对柴油机燃烧排放的影响ll度；为重力；为其他阻力；为黏性应力张量；为总焓；为组分在混合物中的质量分数；为组分的输运系数；为组分的输运系数；qR为辐射热；是由于化学反应引起的组分的产生率∞。o。1．2几何模型建立及网格划分本文研究对象是TBD234V12型增压、中冷四冲程直喷式柴油机，其基本参数如表1所示。本文采用FIRE中自带ESEDiesel模块进行网格划分，网格为结构化和非结构化混合网格，下止点处网格数为247112，上止点出处网格数为157760，网格示意图如图l所示。表1柴油机结构参数及

7、性能参数发动机基本参数数值标定功率kW444标定转速r／min1800缸径／冲程(mm)128／140曲柄连杆比(mm)70／225压缩比15：1电处网格(2)下止点处网格图l计算网格不恿圈1．4模型验证图2所示为模型计算所得示功图和柴油机实测示功图对比，由图可见，计算示功图与实测示功图在形状上基本相同，说明模型建立较准确，可以用于柴油机燃烧过程及排放的计算分析。图2计算示功图与实测示功图2仿真结果分析2．1燃油喷射规律对燃烧排放性能的影响2．1．1燃油喷射规律的获取TBD234V12柴油机的燃油喷射系统是机械式燃油喷射系统，主要包括喷油泵，高压油管和喷油

8、器。该型柴油机采用P型喷油泵，由高压油管连接喷油泵与喷油器。由于试