偏置燃烧室柴油机缸内喷雾性能研究.pdf

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1、李雄向梁山罗马吉：偏置燃烧室柴油机缸内喷雾性能研究—父———篼——篼—g设计研究c1b—ff—，—偏置燃烧室柴油机缸内喷雾性能研究StudyonBiasinCylinderofDieselEngineCombustionChamberSprayPerformance李雄向梁山罗马吉(武汉理工大学)[摘要]本文借助三维流体分析软件STAR—CD模拟研究了偏置燃烧室柴油机机中不同喷孔特性(喷孔与燃烧室壁面距离、喷雾锥角等)对缸内流场和喷雾性能的影响。结果表明：燃烧室偏置对各个喷孔的喷雾性能影响显著，具有明显的非对称性；为了使燃油到达燃烧室底部，应适3"-减小喷孔与

2、燃烧室壁面距离：同时可以适"-3减小喷雾锥角，提高燃烧室凹坑内的空气利用率。(关键词]柴油机燃烧室喷雾喷孔特性Keywords：DieselengineCombustionchamberSprayNozzlecharacteristicsO引言涡流比，在进气门关闭时涡流比为2．25t。在Dell工二气门柴油机的燃烧室通常都是偏置的。为深作站上(志强4CPU：8G内存：Linux操作系统)进行入了解燃烧室内流场的形成过程。掌握燃烧室形状4核并行计算。对缸内气流运动影响的内在机理。对燃烧室偏置的1．2喷子L参数研究也非常重要_I_z】。本文借助三维计算软件STAR

3、—由于喷嘴位置相对燃烧室中心偏心布置，使得CD对某柴油机的偏置燃烧室进行了计算分析。由喷孔相对燃烧室中心也偏心布置，每个喷孔的喷雾于喷油嘴相对燃烧室偏心布置，比较了不同喷孑L特锥角也不同，导致各喷孔与燃烧室壁面的距离不性对于缸内喷雾性能的影响。同。各喷孔与燃烧室壁面的距离及喷雾锥角参数见1计算模型表2。从表中看到，喷孔1和2到燃烧壁面的距离较1．1发动机结构参数及边界条件。其他喷孔要长，喷孔l的喷雾锥角在五个喷孔中最本文研究的直喷柴油机的主要结构及运行参大。各喷孔位置参数差异直接影响各个油束与燃烧数见表1。室壁面的作用．导致每个喷孔区域流场及涡流强度表1柴油机

4、结构及运行参数在缸内分布不均，各喷孔的雾化情况会呈现明显的气缸直径／ram100活塞行程／ram105差别。为了分析各个油束的差异，下面对各油束喷连杆长度／mm174压缩比20．7射方向的流场、燃油浓度场进行了分析。氽隙高度／ram0．94标准转速r／min2300表2喷孔参数喷嘴参数5*0．23ram标定功率，kW29．4喷孔编号12345由于本文主要研究喷雾燃烧过程所以计算从喷孔与燃烧室壁面36．735．332．131_331．3进气门关闭(133。CABTDC)开始，到排气门开启距离／mm(127。CAATDC)时结束。计算区域只有燃烧室凹坑喷雾锥角／o

5、767573．573．575底面、气缸壁面和缸盖底面构成的封闭空间。利用GT—Power软件为三维计算提供壁面边界条件．缸内2计算结果及分析壁面采用无滑移壁面边界，气缸壁面温度400K、活图1为燃油喷射雾化历程，显示了燃油浓度场塞头部温度600K、气缸盖温度580K。采用三维进气和喷雾粒子。喷油初始时，燃油以液滴直径等于喷过程的模拟得到进气门关闭时缸内的气体状态和孔直径的液滴喷入缸内，燃油雾化的较少。2内燃机与配件2012年第1期528．00——429～4457图1燃油雾化历程(6。CABTDCTDC12。CAATDC)。37l4随着喷射的进行，喷雾射流速度逐

6、渐提高，喷3343297126OO雾射流与缸内高压气流相互作用，使油束表面波动2229l8571486增加，使小的液滴颗粒从射流表面脱落，液滴产生lll47429雾化。上止点时在油束周围尤其是前端已产生大量一0000fa)10。CABTDC速度场分布燃油蒸汽．燃油蒸汽受缸内涡流影响在油束头部已产生一定程度偏转。在喷雾结束即12。CAATDC时，—：=罩===一燃油与空气接触面积增大，大部分燃油蒸发成蒸、、

7、0。0l．汽蜘．蒸汽几乎遍布了整个燃烧室空间。《

8、。，≯2．1速度场分析＼、一；＼图2为上止点前10。CA、上止点后6。CA时的＼～／＼速度场分布图。一—臻

9、j纛毫器曦=誊．j羹l图2(a)为上止点前10。CA时各个喷孑L方向的流场情况。此时还未喷油，从图中可以看到，燃烧室内的气流在凹坑圆弧和凸台的引导下均作逆时针运动，在燃烧室壁面速度较大，在燃烧室凸台上方釜的一区域一速一度较小。在各个喷射方向的流场结构有较大的差异。喷孔1方向上燃烧室凹坑内的气流速度整体较低．凹坑内的气流没有紧贴燃烧室壁面做逆时针运动，导致斜台壁面存在低速区域；喷孑L2方向上的挤流速度相对较小，但在挤流作用下，燃烧室上方区域产生两个漩涡，但是在凹坑区域没有漩涡产生：喷孑L3方向挤流速度最大，但是燃烧室区域内没有形成明显漩涡运动；喷孑L4和5靠近进

10、气门一侧，燃烧室上方气流运动更为烈一些