為了滿足發(fā)動機動力性、經濟性和排放的要求,設計與進氣系統(tǒng)和燃油噴射系統(tǒng)相匹配的燃燒室構型至關重要。采用數(shù)值模擬和實驗驗證相結合的方法,對電控單缸柴油機的燃燒室進行設計和優(yōu)化。參考基準機型的主要結構參數(shù),完成燃燒室結構設計,采用Euler-Lagrange聯(lián)合仿真法對發(fā)動機標定點和扭矩點的性能進行計算,并與實驗結果對比;對燃燒室結構進行參數(shù)化建模,研究標定點和扭矩點工況下燃燒室縮口比、燃燒室深度、燃燒室內徑3個關鍵結構參數(shù)對發(fā)動機耗油率和排放的影響。結果表明:EulerLagrange聯(lián)合仿真法滿足燃燒室設計要求;在進氣系統(tǒng)和燃油噴射系統(tǒng)確定的情況下,燃燒室的3個關鍵結構參數(shù)對發(fā)動機性能有顯著影響。 

【文章來源】：清華大學學報(自然科學版). 2016,56(10)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

圖１Ｅｕｌｅｒ多相流與Ｌａｇｒａｎｇｅ噴霧聯(lián)合仿真流程圖數(shù)值模型及參數(shù)選取

功率／ｋＷ）＠（轉速／（ｒ·ｍｉｎ－１））１８．３８＠２２００（最大扭矩／（Ｎ·ｍ））＠（轉速／（ｒ·ｍｉｎ－１））８９．０＠１５００扭矩點耗油率／（ｇ·（ｋＷ·ｈ）－１）≤２２０（缸徑／ｍｍ）×（沖程／ｍｍ）１１３×１４０壓縮比１７．５∶１噴油系統(tǒng)電控單體泵噴射開啟壓力／ＭＰａ２５過量空氣系數(shù)＞１．５進氣渦流比２．０根據燃油噴射系統(tǒng)形式和發(fā)動機總體結構參數(shù)，選擇深坑縮口ω型燃燒室，燃燒室結構示意圖如圖２所示。圖２燃燒室結構示意圖２．２聯(lián)合仿真分析噴油器中置，考慮到燃燒室對稱性和計算時間成本，選擇整個計算區(qū)域的１／７作為模擬區(qū)。數(shù)值仿真從進氣門關閉５９０°起，到排氣門打開８５０°結束，分別計算標定點和扭矩點工況下，單缸柴油機的動力性、經濟性和排放特性。部分計算條件如表３所示，其中初始渦流比由專門的氣道試驗測試（試驗地點：天津內燃機研究所）給出，溫度邊界條件由１維軟件ＧＴ－Ｐｏｗｅｒ（ｖ７．３）計算給出。得到的標定點和扭矩點的缸內壓強和放熱率分別如圖３和４所示。表３初始和邊界條件計算范圍／（°）５９０～８５０噴霧過程計算時間步長／μｓ５轉速／（ｒ·ｍｉｎ－１）１５００／２２００初始壓強／Ｐａ１０５初始溫度／Ｋ３０３初始渦流比２．２初始湍動能／（ｍ２·ｓ－２）１８．３６特征長度尺度／ｍｍ５．３６活塞頂面溫度／Ｋ６００氣缸頂面溫度／Ｋ５５０氣缸側面溫度／Ｋ４５０

蘭旭東，等：電控單缸柴油機燃燒室設計與實驗研究１１１１圖３缸內壓強和放熱率隨曲軸轉角變化（標定點）圖４缸內壓強、放熱率隨曲軸轉角變化（扭矩點）單缸柴油機的標定點機械效率取為０．７５，扭矩點機械效率取為０．８０［８］，得到標定點的功率為１９．２６ｋＷ，燃料消耗率為２０７．５ｇ／（ｋＷ·ｈ）；最大扭矩為９３．４Ｎ·ｍ，扭矩點耗油率為２０６．３ｇ／（ｋＷ·ｈ）。從計算結果來看，設計的燃燒室滿足單缸柴油機性能指標要求（如表２所示）。２．３單缸柴油機性能試驗發(fā)動機性能定型試驗在山東省內燃機產品質量監(jiān)督檢驗站進行，設計指標與檢測結果如表４所示。從檢測結果來看，設計的單缸柴油機性能全面達到了第二代單缸柴油機性能指標（根據《非道路移動機械用柴油機排氣污染物排放限值及測量方法（中國第三、四階段）》（ＧＢ２０８９１—２０１４））。３燃燒室結構優(yōu)化燃燒室主要結構參數(shù)如圖５所示。其中：Ｄ是氣缸直徑；Ｄｃ是凹坑內徑（燃燒室寬度）；Ｄｋ是燃燒室縮口直徑；Ｄｃ／Ｄｋ是縮口比，表示燃燒室縮口程度。Ｓ０是壓縮上止點余隙高度，Ｈ是燃燒室凹坑深度，Ｈｃ是燃燒室中心凸臺高度。表４電控單缸柴油機設計指標與實測結果對比項目設計指標實測結果（額定功率／ｋＷ）＠（轉速／（ｒ·ｍｉｎ－１））１８．３８＠２２００１８．４６＠２２００扭矩點耗油率／（ｇ·（ｋＷ·ｈ）－１）≤２２０２０９．４機油消耗率／（ｇ·（ｋＷ·ｈ）－１）≤１．７０１．１８噪聲／ｄＢ≤１１０１１０ＣＯ排放量／（


本文編號：3116065