中速柴油機(jī)重油燃燒過(guò)程分析.pdf

1、發(fā)動(dòng)機(jī)的缸內(nèi)燃燒過(guò)程是關(guān)系到其動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性以及排放性的重要因素。隨著燃油價(jià)格的不斷上漲和排放法規(guī)的日益嚴(yán)苛,深入了解發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過(guò)程顯得尤為重要。目前,對(duì)柴油機(jī)的燃燒和排放物生成的研究中,主要以高速柴油機(jī)為主,針對(duì)中低速、大功率船用柴油機(jī)的研究還很少,對(duì)于燃用重油的中速柴油機(jī)的研究就更少了。故本文針對(duì)燃用重油中速柴油機(jī)DN8340的燃燒過(guò)程進(jìn)行分析,嘗試研究不同參數(shù)對(duì)中速柴油機(jī)燃燒、排放特性的影響。
　　由于試驗(yàn)條件的限制,無(wú)法對(duì)

2、缸內(nèi)溫度場(chǎng),濃度場(chǎng)與NOx生成區(qū)域等實(shí)際狀態(tài)進(jìn)行研究,故借助奧地利AVL公司的FIRE軟件,對(duì)其燃燒過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬。
　　本文在LabVIEW平臺(tái)上搭建了一套柴油機(jī)監(jiān)控系統(tǒng),以實(shí)現(xiàn)方便快捷的對(duì)柴油機(jī)的工作過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集和處理,其過(guò)程包括試驗(yàn)方法與方案的確定,硬件建設(shè)和軟件建設(shè)。并對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和計(jì)算得到示功圖和燃燒放熱率,為后續(xù)建立數(shù)值計(jì)算模型提供初始條件和驗(yàn)證依據(jù)。
　　利用FIRE的ESE-Diesel模塊

3、對(duì)DN8340柴油機(jī)的燃燒室進(jìn)行幾何建模和網(wǎng)格劃分,模擬了進(jìn)氣門關(guān)閉時(shí)刻到排氣門開(kāi)啟時(shí)間段缸內(nèi)的燃燒過(guò)程,對(duì)仿真結(jié)果與柴油機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)試驗(yàn)值進(jìn)行對(duì)比分析,驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性,并對(duì)DN8340在額定轉(zhuǎn)速(650r/min)工況下的缸內(nèi)壓力、溫度、排放物濃度、缸內(nèi)噴霧流場(chǎng)和NOx濃度場(chǎng)等進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明:額定轉(zhuǎn)速下,缸內(nèi)最大爆壓為17.57MPa,大約發(fā)生在10°CA ATDC;缸內(nèi)最高燃燒溫度為2008K,大約發(fā)生在21°CA ATD

4、C,燃油在8°CA BTDC時(shí)刻大量放熱,使缸內(nèi)溫度急劇升高。NOx生成大部分集中在上止點(diǎn)后25°CA,其生成量約占缸內(nèi)工質(zhì)質(zhì)量的0.12％,且主要生成區(qū)域?yàn)榛旌蠚獬渥?、高溫富氧的燃燒室邊緣。隨著缸內(nèi)溫度下降,會(huì)出現(xiàn)NOx生成“凍結(jié)”的現(xiàn)象,缸內(nèi)NOx的濃度保持不變。碳煙的生成是先生產(chǎn)后氧化的,在708°CA BTDC時(shí)開(kāi)始生成,在8°CA BTDC處達(dá)到最大值,之后逐漸減小。
　　在此基礎(chǔ)上研究了噴油提前角和進(jìn)氣溫度對(duì)DN834

5、0燃燒過(guò)程的影響,并對(duì)DN8340柴油機(jī)進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化。研究表明:噴油提前角增大有利于燃油與缸內(nèi)空氣充分混合,缸內(nèi)壓力、溫度都有所提高,燃燒效率提高。但是,這也為在高溫富氧環(huán)境下生成的NOx的生成提供了條件,NOx生成量隨之增加。進(jìn)氣溫度的提高,有利于燃油霧化,油束前端產(chǎn)生大量可燃混合氣,在高溫壓縮空氣作用下提前引燃。進(jìn)氣溫度升高導(dǎo)致進(jìn)入缸內(nèi)新鮮空氣量減少,燃燒質(zhì)量降低,缸內(nèi)壓力下降。此外,缸內(nèi)溫度提高,NOx生成量增加。同時(shí)將噴油提前角