柴油机燃油分段喷射对缸内燃烧的影响及匹配研究

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1、柴油机燃油分段喷射对缸内燃烧的影响及匹配研究孙建国2015年1月21日中图分类号：TK422UDC分类号：625柴油机燃油分段喷射对缸内燃烧的影响及匹配研究作者姓名孙建国学院名称机械与车辆学院指导教师李向荣（教授）答辩委员会主席骆清国（教授）申请学位级别工学硕士学科专业动力工程及工程热物理学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年1月21日StudyoftheimpactofMulti-injectiononthecharacterisiticofthecombustionandmatchinginCylinderofDieselCandid

2、ateName:SunJianguoSchoolorDepartment:SchoolofMechanicalEngineeringFacultyMentor:Prof.LiXiangrongChair,ThesisCommittee:Prof.LuoQingguoDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor:PowerEngineeringandEngineeringThermophysicsDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence:21/1/20

3、15研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：摘要随着科技的进步和发展，石油天然气等能源不断的消耗，人们对能源的经济性和利用率提出了更高的要求，通过柴油机的高压共轨实现燃油的分段喷射正是可以满足此项要求，通过高压共轨实现分段喷

4、射来提高的柴油机的动力性能和经济性方面，国内外的学者所做的试验研究较少。随着能源的消耗逐步增加和对柴油机动力性能要求的不断提高，需要针对分段喷射对缸内燃烧特性的影响开展进一步试验研究和探讨。本文首先通过132mm缸径的单缸柴油机台架，利用高压共轨实现燃油的分段喷射。在1500r/min、1800r/min不同转速下，针对预喷油量、主预喷间隔和涡流比对柴油机燃烧性能的影响开展了研究，分析了分段喷射的不同参数对柴油机性能的影响。研究得出以下结论：1）合适的预喷油量可以改善柴油机的动力性能，随着预喷油量的增大，柴油机指示功率先增大后降低。这是因为预喷燃

5、烧的初期放热可以提高缸内的温度和压力，对主喷有一定的引燃效果，提高柴油机功率。2）主预喷间隔对缸内的燃烧也有重要的影响，随着主预喷间隔的增大，主喷最高燃烧压力有所提高，压力峰值不断后移，主预喷间隔的增大，前期压力升高率明显的降低可以很好降低发动机燃烧噪声。因此选择合适的主预喷间隔可以明显的降低发动机的燃烧噪声。3)涡流对缸内的燃烧也具有重要的影响，对比涡流比1和0的缸内燃烧情况分析可知，一定程度上，涡流可以促进油气的混合，提高油气混合的效率，从而改善柴油机的燃烧效率，提升了柴油机的动力性能。其次运用FIRE软件建立132mm缸径单缸柴油机燃烧系统

6、仿真模型，并完成了模型的验证校核，在1600r/min、1800r/min、2000r/min、2200r/min、2500r/min五种不同转速下探讨喷油器喷孔数与涡流比的匹配关系，完成了6孔、8孔和10孔喷油器分段喷射参数与涡流比的匹配研究。同时在1600r/min、1800r/min、2000r/min、2200r/min，四种转速，不同负荷（50%，100%）下，优化发动机的主喷提前角和主预喷间隔，得出最佳的分段喷射参数。结论表明：1）相同转速下，有涡流的发动机的指示功率随着柴油机喷孔数目的增加而不断的降低。2）不同转速下，6孔喷油器方案

7、有最高指示功率，最高指示功率对应的涡流比随着转速的增大不断减小。3）在发动机的中低转速各负荷工况下，最高指示功率随着发动机的转速升高，主喷提前角是逐渐增大的。最高指示功率对应的最佳主预喷间隔随着负荷的增大而升高。关键词：柴油机，分段喷射，燃烧特性，数值模拟，涡流比IAbstractWiththeadvancementoftechnologyanddevelopment,consumptionofoilandgasandotherenergyconstantlyincrease,peopleputforwardhighrequirementsabo

8、uttheutilizationofenergyeconomy.Achievingsegmentationbyhigh-pressure