基于腐蚀因素影响的柴油机喷油嘴喷雾性能分析

摘要

柴油发动机必须符合日益严格的燃油消耗、噪声和废气排放法规，为了满足这些法规，柴油机必须配备高性能的燃油喷射系统，作为柴油机燃油喷射系统的精密部件，喷油嘴直接影响了燃油喷雾质量的好坏。而影响喷油嘴性能的因素较多，其中腐蚀、冲刷、磨损、空蚀以及他们的交互作用都会损坏喷油嘴机械性能，间接地影响喷油嘴喷雾特性。目前，国内外在腐蚀对喷油嘴喷雾性能影响的研究较少，本论文以中低速柴油机为对象，主要研究重油所引起的低温腐蚀和冲刷腐蚀的机理，分析它们对柴油机喷油嘴喷雾性能的间接影响。具体完成的研究工作及结论如下：
　　（1）探讨重油的腐蚀特性，首先对喷油嘴材料 GCr15轴承钢进行不同温度、重油介质下的电化学测试，测量腐蚀速率，结果表明重油的导电性很差，极化曲线不规律，电流密度随着温度的升高而升高，几乎没有腐蚀性。同时对喷油嘴材料进行长时间的静态浸泡试验，观察表面形貌，发现重油对金属几乎不腐蚀，而GCr15轴承钢材料在空气和劣质轻柴油中容易引起点蚀。
　　（2）进行低温腐蚀模拟实验，分析低温腐蚀机理与规律，在不同浓度硫酸介质下进行喷油嘴材料GCr15轴承钢的腐蚀试验，对比45碳钢与304不锈钢的耐腐蚀性。结果表明低温腐蚀对喷油嘴破坏较大，喷油嘴的温度最好控制在120℃~180℃，选择硬度较高的不锈钢材料。
　　（3）论述冲刷腐蚀机理，利用Fluent软件对喷油嘴内空穴流动条件下的冲刷腐蚀进行数值模拟分析，建立轴针式喷油嘴二维管模型，分别在不同燃油粘度、进口压力、背压、入口圆角条件下，模拟喷油嘴内空穴流动情况，分析壁面剪切应力的变化规律。
　　（4）对不同腐蚀程度的喷油嘴进行喷雾效果分析。结果表明低温腐蚀对喷油嘴喷孔的直径和粗糙度会产生较大负面影响，严重影响了喷油嘴的喷雾特性；冲刷腐蚀是一个长期而缓慢的过程，但是它对壁面材料粗糙度的影响不容忽视。

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第1章 绪论

1.1 课题研究目的及意义

1.2 国内外研究现状及趋势分析

1.3 课题来源

1.4 研究的主要内容

第2章 重油的腐蚀性试验研究

2.1 前言

2.2 重油的电化学测试试验

2.3 重油的静态浸泡腐蚀试验

2.4 本章小结

第3章 柴油机喷油嘴低温腐蚀机理分析

3.1 前言

3.2 喷油嘴概述

3.3 喷油嘴腐蚀类型

3.4 低温腐蚀机理分析

3.5 本章小节

第4章 低温腐蚀模拟实验

4.1 实验目的

4.2 实验内容

4.3 本章小结

第5章 喷油嘴内燃油冲刷腐蚀数值模拟分析

5.1 前言

5.2 冲刷腐蚀机理

5.3 空穴流下的冲刷腐蚀数值模拟

5.4 仿真试验验证

5.5 本章小结

第6章 腐蚀对柴油机喷油嘴喷雾性能影响分析

6.1 前言

6.2 喷孔直径变化对喷雾特性的影响

6.3 粗糙度变化对喷雾特性的影响

6.4 本章小结

第7章 总结及展望

7.1 总结

7.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及参加的科研项目