以煤油为燃料的内燃机气助雾化喷嘴方案研究

摘要

为满足煤油内燃机对煤油雾化效果的要求，本文设计了气助雾化喷嘴，开展了雾化性能试验、燃烧性能试验，对喷嘴流场进行了数值模拟，得到了一些结论。
　　 建立了雾化性能试验系统，研究了电磁阀开关频率、供油压力、气油比、进气速度对气助雾化喷嘴雾化性能的影响，得出气油比、进气速度是影响SMD的主要因素。在试验工况范围，气油比从2增大到3，进气速度从50m/s增大到80m/s，SMD从48微米减小到36微米。与离心喷嘴比较，气助雾化喷嘴最小SMD达到了36微米，而离心喷嘴最小SMD为45微米左右，而且气助雾化喷嘴能够改善油气混合和粒径分布，有利于燃烧。
　　 运用商用CFD软件FLUENT对双级气助雾化喷嘴进行数值模拟，得到了流场的流动特性，建立了进出口速度之间的关系，得到了第一级旋流气量与燃油量的比值，为燃烧室的设计改造及运行提供了有力的参考依据，尤其在燃烧室技术方案论证及优化设计中起到重要的作用。
　　 设计加工了模拟内燃机状态的燃烧室，建立了燃烧性能试验系统，研究了点火频率、气油比、进气温度、进气速度(旋流器进口速度)对气助雾化喷嘴燃烧性能的影响。在各试验工况下，应用气助雾化喷嘴的燃烧室均能成功点燃。当点火频率为20、30、40、50Hz，燃烧室内对应的点火成功频率约为20、15、20、25Hz。当气油比不超过15:1时，进气速度在70m/s左右，燃烧产生的平均压力在1.8～2.1MPa。气油比为17:1时，平均压力降到1.2MPa。主流进气温度从160℃升高到180℃，燃烧平均压力约从1.7MPa升高到1.8MPa。旋流器进气速度从60m/s增大到90m/s，燃烧平均压力约从1.7MPa升高到2.0MPa。