液化石油气发动机燃油喷射过程的数值模拟及其试验研究

针对采用普通泵-管-嘴燃油系统的液化石油气(LPG)直喷式发动机,建立了考虑高压油泵柱塞偶件燃油泄漏量影响的燃油系统数学模型,并对燃油喷射过程进行了模拟计算及其计算结果的试验验证,揭示了LPG发动机燃油喷射过程的基本规律与工作特征。研究表明:由于LPG具有较高的饱和蒸汽压和可压缩性,致使其压力上升和下降都比较缓慢,供油持续期加长,油管内燃油残余压力较高,压力波动较大,容易发生二次喷射;通过增大出油阀卸载容积的办法,可以消除LPG的二次喷射等异常喷射现象。     

DME闪急沸腾喷雾结构及其发展过程

在环境温度为293 K、压力为0.1 MPa条件下,采用数字粒子图像速度场仪研究了单孔直喷式柴油喷嘴形成的二甲醚(DME)闪急沸腾喷雾的结构及发展过程.为得到喷雾图像,采用Nd:YAG激光光片将喷雾照亮.喷雾图像采用高分辨率的CCD照相机来记录,通过图像采集卡传输到计算机硬盘进行保存.结果表明,DME闪急沸腾喷雾由初始核区、闪急沸腾主体区和涡环形成区3部分组成;根据涡环结构的形成与发展变化,可将DME闪急沸腾喷雾扩展过程分为涡环结构形成、涡环结构发展与变形、涡环结构破碎和闪急沸腾喷雾充分发展4个阶段.     

轴针式喷油嘴喷雾初期发展数学模型的研究

本文通过高速摄影及激光全息摄影研究了轴针式喷油嘴的喷雾发展，指出了在其发展初期可能出现的喷雾轴线偏转等一些不同于孔式喷油嘴喷雾的流动特点。在此实验研究的基础上，根据紊流射流积分方法建立了轴针式喷油嘴喷雾初期发展的数学模型。应用该模型对一普通形喷油嘴及柴油机用ＺＳ４５Ｓ２轴针式喷油嘴喷雾的发展进行了算例分析，计算值与实测值吻合较好。     

论直喷式柴油机燃烧研究的发展

本文概括分析了迄今直喷式柴油机燃烧研究的进展.从混合气形成与燃烧的角度着重论述了改善燃烧的各种有效途径及其作用机理,说明在直喷式燃烧方式中气流运动、喷油过程和燃烧室形状三者之间的配合是至关重要的。最后指出了直喷式燃烧研究的发展方向。     

TBD620柴油机低负荷性能研究

对采用双进气道可控涡流系统的TBD620柴油机进行了理论分析，工作过程计算和实机试验，结果表明其低负荷工况性能较好满足经济性，烟度等要求。     

二甲醚和柴油喷雾特性的数值模拟分析

在定容室内对二甲醚和柴油的喷雾特性进行了数值模拟，研究了计算网格、破碎模型和环境条件对喷雾特性的影响，比较了二甲醚和柴油的喷雾特性，并与实验值进行了比较。研究结果表明：二甲醚的喷雾贯穿距和索特平均半径(SMR)比柴油小，受蒸发的影响比柴油大。     

柴油高压喷嘴空穴流动的非稳态模拟

以船用高压共轨燃油喷射系统及其匹配的电控燃油喷嘴为对象,建立了柴油高压喷嘴空穴流动的非稳态计算模型。采用高压共轨燃油系统平台试验结合AMESim模拟的方法,对柴油高压喷嘴的空穴流动进行研究。研究结果表明:该方法可以较准确地确定燃油喷射过程中喷嘴内部的压力波动;电磁阀脉宽、喷孔数、喷射压力和喷孔直径对燃油喷射过程的影响较显著,喷孔夹角和长径比的影响较小;为了满足匹配发动机的功率需求,当喷孔直径为0.36mm时,喷孔数应为9～10,当喷孔数为8时,喷孔直径应为0.38～0.40mm。     

闪急沸腾条件下的二甲醚气爆雾化理论研究

为深入研究气泡微爆对燃油雾化的影响,利用线形稳定性理论推导了可描述气泡生长过程中的不稳定扰动所需要满足的色散方程,并对该方程进行了无量纲化处理,以此对二甲醚气泡生长的不稳定性进行了研究,建立了新的油滴破碎准则。研究结果表明:气泡Weber数和气泡的体积分数越大,气泡越不稳定;油滴破碎时间随气泡生长速度的增大或者初始油滴/气泡半径比的减小而缩短。     

DME/柴油混合燃料HCCI燃烧与排放特性的试验研究

在单缸柴油机上采用轴针式喷嘴进气道燃油喷射方式,开展了二甲醚(DME)/柴油混合燃料预混均质压燃(HCCI)燃烧及其排放特性的试验研究,探讨了喷油嘴启喷压力、进气温度以及进气掺混不同比例CO2对混合气制备率和发动机性能的影响.结果表明:低沸点液相DME在进气道喷射过程中所具有的闪急沸腾效应,可有效强化柴油/DME混合燃料的雾化与蒸发,减少燃油撞击壁面而出现的进气歧管壁湿现象,从而改善柴油HCCI发动机均质混合气的形成与燃烧,拓宽发动机的运行工况范围.进气掺混0~30%的CO2能使HCCI发动机的正常工作范围从0.32MPa提高到0.5MPa,实现高负荷工况下同时降低NOx和碳烟的排放,但CO和未燃HC排放有所增加.     

二甲醚发动机非常规污染物排放特性研究

用气相色谱法和傅里叶变换红外光谱法测量了燃用二甲醚(DME)的ZS195柴油机排气中的非常规污染物甲醛和甲酸甲酯的排放量,探讨了发动机结构与运转参数对非常规污染物排放的影响.测试结果表明,在非常规排放物中,甲醛是其中的主要成分,在较高转速和负荷工况,甲醛排放量随转速和负荷的变化趋势与未燃HC基本相同.在转速一定的条件下,甲醛和甲酸甲酯排放量均随喷油压力升高而减少;甲醛排放量随喷油提前角和喷孔直径的增大而下降,而甲酸甲酯排放量则随喷油提前角和喷孔直径的增大而上升.