柴油机对混合气形成的技术要求1

柴油机对混合气形成的技术要求

对混合气形成过程有下列共闹的技术要求：

1)高速柴油机用于混合气形成的时间极短，例如3soor／m沁的车用柒袖机，

如果从喷油开始至完成混合山用60。cA6、话，折算时间只有2。778m s。所以，在发动机转速所要求酌极短时间内，燃油要能快速地破碎、雾化(或涂布成壁膜)、吸热、汽化、扩散至空气中，并与空气温合成有一定浓度的可燃混合气。

2)燃油在参加燃烧前要与空气混合成均相(气相)的、在可燃浓皮范围内的混合气。

3)要适当减少预混合燃烧燃泅量，以避免过高的放热峰值、最大压升举、最高燃烧压力以及燃烧压力振荡G同时．要加速中、后期混合速度和骸烧速度。

4)要有足够的混合气形成能量。它是喷油能量与燃烧室内气流运动能星的总和，并要有机匹配。所以，如果减少父小一方的能量，则必须相应地增加另一方的能量。而且奖发挥燃烧室结构的作用，以便充分、有效地利用这些能量，以加速和[完善混合。

5)要充分利用燃烧室内的一切空气，使之参与混合和燃炔。要使活塞顶隙、气门坑年活塞火力岸周隙等处的生间尽星／J、。总之，要使“死区”和“半死区”内的空气也能得到和用，以提高实际的过显空气系数。

6)要尽量造成微涡流(紊流)，并使大标度涡流和小标度涡流结合起来。要使宏

观混合和微观混合互相渗透、互为补充。近10多年来，微涡流和微混合获得长

足酌发展，是捏合气形成的重大进步。

7)在充分利用进气涡流朗N时，妥尽员组成挤压涡流、逆价压涡流，以便组织燃烷室空

间内的复合涡流。要使整个混合气形成过程和燃烧过程在各种涡流的促进下进行。

8)在混合气形成过程中，要尽量发挥喷油过程、气流运动过程和燃烧室结构、形状的作用、并使三者配合，以便加速和完善泊气混合。

内燃机在诞生后的一百多年来，广泛应用于国民经济的各个领域，内燃机技术也得到了不断的发展。但是随着燃油资源紧缺和环境污染两大危机越来越严重，传统内燃机的性能已经不能满足人们对内燃机的经济性和环保性的要求，均质充量压缩燃烧(Homogeneous Charge Compression Ignition，HCCI)技术成为发动机新的研究热点。HCCI技术由于其较高的燃油经济性和极低的NO_x和颗粒的排放受到各国研究者的重视。本文主要是基于复合式进气管燃油喷射混合

技术，运用专业的CFD软件—FLUENT，对柴油HCCI发动机的混合气的形成

过程进行研究。本文首先对HCCI技术的特点及发展过程和研究现状进行了简要介绍，指出HCCI技术存在的若干缺陷以及解决办法，并介绍了实现均质混合燃烧的几种方法；然后针对本文提出的新型混合气制备技术，建立和选择了适当的几何模型和数学、物理模型，对HCCI燃烧的混合气形成的过程进行了详细的数值计算；接着利用计算结果，对柴油喷雾蒸发和混合气形成的过程进行分析，通过改变燃油喷射和发动机转速等参数，计算不同参数下混合气的形成过程，分析了不同参数对柴油蒸...

内燃机缸内的气流运动和燃烧过程对发动机的整机性能有着重大的影响，是降低燃油消耗、减少排放和燃烧噪音的决定性因素。多维数值模拟方法具有费用低、给出信息量大，又能充分反映几何形状的影响，便于多方案比较等特点。本文用多维数值的方法，研究了内燃机的气流运动和燃烧过程。本文工作以移植和开发美国先进内燃机燃烧模拟程序KIVA-3V为基础。在微机上实现了KIVA-3V 的所有功能。编制了与专业图形处理软件接口程序，实现了二维和三维图形的输出。本文给出了内燃机燃烧模拟的主要的数学模型，并详细探讨了各方程的数值求解方法。通过对带有进、排气门的柴油机进行计算，模拟了一个完整循环内进气道、气门和缸内气体流动的全过程。分析了缸内水平涡流、垂直涡流、挤流和反挤流的形成及演变过程。绘制了压力和温度曲线，以及压力、温度、涡流动能、涡流动能扩散率等值线图。通过与相关试验数据进行对照，表明本计算结果与柴油机实际工作状态相吻合。在模拟气体流动的同时，对化学反应和喷雾模型进行了初步的模拟，取得一定进展，为进一步开展这方面的工作打下一定基础。

柴油机以其良好的动力性和经济性,得到日益广泛的应用,但它特有的燃烧方

式决定了燃烧与排放之间的矛盾,微粒和NOx之间的矛盾。面临日益严格的排放法规和能源危机,为实现柴油机的清洁高效燃烧,国内外科研工作者都将HCCI燃烧作为研究的重点,力图有效解决HCCI点火控制、高负荷扩展等问题,以便尽快投入实际应用。针对燃油撞壁现象,近年来出现了有意引导油束撞击在指定位置的燃烧系统,可以获得良好的油气混合,从而达到改善燃烧的作用。本文综述了当前广泛研究或应用的柴油机燃烧方式,总结出实现喷雾撞壁燃烧方式的四种主要措施:增设壁面油束反射凸缘,形成二次射流;燃烧室中央增设油束碰撞凸台,

在燃烧室中心区域形成圆盘状油雾;喷嘴挡块碰撞,在喷嘴附近形成扩散状油雾;利用燃烧室收口及底部凸台,形成强烈的挤流和涡流。基于喷雾撞壁的

TR(Three-Rapidity)燃烧系统,以“快速燃油喷射、快速混合气形成和快速燃烧”为设计思想,采用收口尖底凸台ω燃烧室,壁面具有导向圆弧,配合锥面

4×Φ0.36+垂直中心喷孔1×Φ0.20喷油器。在台架实验上取得了较好的碳烟排放效果...