小型涡流室柴油机供油与燃烧系统协同匹配.pdf

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1、第32卷2016焦第2期1月农业工程学报TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringVbl．32No．2Jan．201651小型涡流室柴油机供油与燃烧系统协同匹配刘胜吉，徐康，孙健，王建(江苏大学汽车与交通工程学院，镇江212013)摘要：小型涡流室柴油机的供油与燃烧系统优化是满足不断加严排放法规的基础。该文以某170F涡流室柴油机为研究对象，运用模拟计算与试验结合的方法，对其供油及燃烧系统开展研究。借助工程软件构建了供油系统仿真模型，通过设计长型短结构喷油器、

2、优化供油系统参数，来提高喷油压力和优化喷油特性；利用FIRE软件对燃烧过程进行模拟，找出了喷油油线在涡流室内位置及燃烧室容积比的最佳范围。柴油机优化后整机初次试验气体比排放低于国家第三阶段排放限值，CO和HC+NOx分别较原机下降了72．8％和21．3％(八工况循环)，标定工况烟度由原机4．5下降到1．2BSU，有效燃油消耗率较原机下降了约16．1％。该研究工作为小型涡流室柴油机性能提高和节能减排提供了参考。关键词：柴油机；模型；优化；涡流室；供油系统；燃烧系统；性能；排放doi．10．119750．issn．1002—6819

3、．2016．02．008中图分类号：TK421+．5文献标志码：A文章编号：1002—6819(2016)一02—005卜07刘胜吉，徐康，孙健，王建．小型涡流室柴油机供油与燃烧系统协同匹配[J]．农业工程学报，2016，32(2)：51--57．doi：10．119750．issn．1002—6819．2016．02．008http：／／www．tcsae．orgLiuShengji，XuKang，SunJian，WangJian．Matchingoffuelinjectionandcombustionsystemsforsm

4、allswirlchamberdieselengine[J]．TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE)，2016，32(2)：51--57．(inChinesewithEnglishabstractldoi-10．119750．issn．1002—6819．2016．02．008http：／／www．tcsae．org0引言小型单缸柴油机在中国生产量大，广泛应用于小型农业机械、园林机械、小型工程机械、发电机组等领

5、域，近几年国内缸径小于80real涡流室柴油机年产量均维持在200万台左右，85～95111111缸径段的涡流室柴油机也有一定的产量【1-41，国外缸径80mm以下非道路用柴油机，涡流室燃烧方式仍是主ijic【51。中国非道路柴油机的第三、四阶段排放标准2015年10月1日开始实施【6】，而目前国内批量生产的此类柴油机仍然难以达到国家第二阶段排放限值，因此优化性能降低排放的研究迫在眉睫。国外对涡流式柴油机的排放研究较早且较为深入[7-9]。1wazakiKouji等【l0】通过采取预喷及二次喷射的措施有效降低了比油耗，同时HC、

6、NOx及烟度都有所改善；ChoiGyeungHo掣111探讨了连接通道角度、形状及面积对涡流室内湍流的影响，通过参数的优化降低排放的同时提高燃油经济性；KimHG等【12】，AshrafulAM等【13J利用涡流室柴油机多种燃料适应性好的特点对代用燃料及添加剂在产品中应用开展了一些研究工作。国内早期涡流式柴油机研究较多[14-17】，近几年柴油机直喷化研究不断推进，涡流室的研究较少。刘玉梅等【1Sl运用FLUENT软件对不同容积比下的缸内燃烧进行了数值模拟，找出了合适的容积比，使NOx及soot生成量均为较小：袁文华等【19】提

7、收稿日期：2015-08．30修订臼期：2015．12—21基金项目：江苏高校优秀学科建设工程(苏证办发[2015])；江苏省重点研发计划项目(BE201518)作者简介：刘胜吉，男，教授，博士生导师，主要研究方向为中小功率内燃机工作过程研究与性能优化。镇江江苏大学汽车与交通工程学院，212013。Email：liusj@ujs．edu．ca出双连接通道涡流室结构，发现双通道倾角对涡流室内涡流形态发展具有重要影响，450通道倾角时涡流形态更稳定、矢量速度和涡流尺度更大，有利于提高油气混合质量。但上述研究的机型多是缸径偏大的机型，

8、或以研究燃烧室结构参数为主，对小缸径涡流室柴油机供油系统和燃烧系统参数优化匹配及低排放优化研究工作鲜见报道。本文以某企业研发的170F涡流室柴油机为研究对象，通过供油系统结构匹配设计优化及燃烧系统优化，探讨小缸径涡流室柴油机低排放高性能的技术措施。1试验样机及测