高压空气射流控制柴油预混合气着火研究

摘要

随着工业的进步，能源问题日益严重，人们环境保护意识不断提高，大家对发动机的效率和排放等性能提出了更高的要求。学者们提出了“均质预混合燃烧”这一新的内燃机燃烧理论。均质预混合燃烧可以很好地解决内燃机的效率和排放问题，但是仍面临着工况范围窄、燃烧速率和着火始点难以主动控制的难题。
　　本文研究了高压空气射流控制柴油预混合气着火相位这一方法。其主要原理为:在进气冲程或压缩冲程，向气缸里喷入柴油，形成预混合气;调整发动机的有效压缩比，从而降低压缩上止点时预混合气的温度以及压力，让预混合气处于不能被直接压燃而又接近燃烧的临界状态;接近压缩终点时，向燃烧室里喷射一定量高压空气，与原柴油预混合气进行再次混合，同时压缩原来的柴油预混合气，使其局部温度和压力快速升高达到着火条件而燃烧，从而达到主动控制着火相位的目的。针对一个燃烧弹，通过模拟计算的方式，研究了高压气体喷气温度、喷气压力以及单向阀出口直径对燃烧弹内最大温升的影响。论文涉及的主要工作为:建立燃烧弹模型，利用三维CFD软件Fire进行计算。模拟分析了不同参数对燃烧弹内混合气的影响。结果表明，高压气体射流冲击燃烧弹内混合气，能使部分原气体温度迅速上升。喷气压力和温度的提高以及单向阀出口直径的扩大，均能使最大温升有一定的升高。喷气压力较小时，喷气压力的变化主导最大温升的变化;喷气压力较大时，喷气温度和单向阀出口直径的变化主导最大温升的变化。根据模拟计算结果，选择合适的参数，搭建了相应的实验系统。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 前言

1．2 柴油机的发展

1．3 石油资源危机

1．4 环境污染与排放法规

1．5 均质预混合燃烧方式

1．5．1 HCCI燃烧方式的优点

1．5．2 HCCI燃烧方式遇到的问题

1．6 本文的主要研究意义和内容

2 JCCI燃烧系统与复合发动机

2．1 国内外研究现状

2．2 JCCI燃烧系统类型

2．3 JCCI燃烧系统特点

2．4 复合热力循环

2．5 复合发动机

2．6 复合发动机结构及工作原理

2．7 复合发动机多种工作模式分析

2．7．1 低工况

2．7．2 中等工况

2．7．3 高工况

2．7．4 制动回收能量

2．8 本章小结

3 燃烧弹模型的建立与模拟计算

3．1 建立燃烧弹模型

3．2 AVL Fire简介

3．2．1 控制体积守恒定律的一般形式

3．2．2 源项和本质联系

3．2．3 守恒定律的总结

3．2．4 旋转坐标系中控制方程

3．3 模型网格划分

3．4 边界条件和初始条件的相关设定

3．5 计算结果分析

3．5．1 单向阀出口直径对燃烧弹内工质状态的影响

3．5．2 喷气温度对燃烧弹内工质状态的影响

3．5．3 喷气压力对燃烧弹内工质状态的影响

3．5．4 燃烧弹内初始压力对燃烧弹内工质状态的影响

3．5．5 单向阀出口直径、喷气温度、压力对最大温升的综合影响

3．5．6 燃烧弹内整体的温度变化

3．6 本章小结

4 试验台架的设计与搭建

4．1 试验系统设计

4．2 温度控制系统

4．3 电控系统

4．4 本章小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢