基于燃燒過程優(yōu)化的小型農(nóng)用柴油機(jī)燃燒室結(jié)構(gòu)匹配研究.pdf

1、受使用對(duì)象及用途的限制，小型農(nóng)用單缸柴油機(jī)的質(zhì)量提升應(yīng)優(yōu)先選擇不過多增加柴油機(jī)成本就能達(dá)到優(yōu)化缸內(nèi)燃燒過程的技術(shù)措施。本研究采用CFD軟件分別對(duì)原機(jī)ω型燃燒室、A型縮口燃燒室、B型直口燃燒室、C型敞口燃燒室、D型凸臺(tái)燃燒室和E型啞鈴型燃燒室等共6種燃燒室進(jìn)行物理模型建立、網(wǎng)格劃分、動(dòng)網(wǎng)格定義、初始邊界條件設(shè)定和運(yùn)算。從燃燒本質(zhì)出發(fā)，通過數(shù)值模擬從三維微觀層面了解燃燒室結(jié)構(gòu)對(duì)缸內(nèi)氣體流動(dòng)、混合氣形成及燃燒過程的影響特點(diǎn)，提出通過燃燒室結(jié)構(gòu)

2、改進(jìn)提高燃燒過程質(zhì)量的關(guān)鍵因素，實(shí)現(xiàn)小型農(nóng)用柴油機(jī)性能整體提高，簡(jiǎn)化試驗(yàn)研究工作。
　　 模擬研究表明，燃燒室向左偏移導(dǎo)致燃燒室內(nèi)流場(chǎng)結(jié)構(gòu)不對(duì)稱，缸內(nèi)湍流動(dòng)能分布不均勻，活塞凹坑內(nèi)旋流偏左且速度較大，活塞頂上部左邊旋流速度也比右邊大。敞口燃燒室因缺乏縮口的約束作用，燃燒初期對(duì)活塞頂上部新鮮空氣的利用較好，對(duì)滯燃期和急燃期影響明顯，著火提前，壓力升高率和溫度升高率都較大，但整個(gè)燃燒室氣流速度較低，燃燒持續(xù)期最短，不利于Soot氧化

3、，Soot排放較多?？s口燃燒室克服了敞口燃燒室的不足，有利于提高整個(gè)燃燒室旋流速度，且隨著縮口率的增加，燃燒后期旋流速度較大，后燃充分，膨脹行程做功能力提高，但高溫持續(xù)期較長(zhǎng)導(dǎo)致了NOx排放量較大。直口燃燒室能夠滿足原機(jī)性能且加工容易，如從生產(chǎn)成本考慮，可替代現(xiàn)有的柴油機(jī)燃燒室?；钊伎觾?nèi)中央凸臺(tái)加大，活塞凹坑內(nèi)旋流速度變?nèi)酰S著壓縮行程活塞上行運(yùn)動(dòng)，活塞頂上部擠流增強(qiáng)且區(qū)域增大，確保了混合氣在上止點(diǎn)附近緩燃期內(nèi)迅速和完全燃燒，動(dòng)力性

4、增強(qiáng)，但中央凸臺(tái)上方氣流低速區(qū)域增加，容易形成高溫區(qū)域，NOx生成量明顯增加。可見，僅從改變縮口形式或中央凸臺(tái)大小方面改善燃燒排放性能有限。E型燃燒室為仿啞鈴型燃燒室，膨脹行程能保持強(qiáng)流場(chǎng)，具有明顯濃燃到稀燃的時(shí)域特性，著火提前且擴(kuò)散燃燒迅速，與原機(jī)相比，能夠基本達(dá)到原機(jī)動(dòng)力性和Soot排放水平，且明顯降低NOx排放，改善了NOx和Soot的Trade-off關(guān)系。如進(jìn)一步調(diào)整噴油定時(shí)，Soot排放可略為減少；如增加燃料含氧量，燃燒室凹