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《北京理工大学》 2015年
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喷油策略对柴油机燃烧影响的可视化研究

靳森嘉  
【摘要】:研究表明分段喷射能够有效降低柴油机燃烧噪音和颗粒排放,对发动机的节能减排具有重要意义,但其作用机理还不明确。双色法作为内燃机燃烧诊断的可视化测试方法之一,具有不干扰燃烧、实时测量和简单可靠等特点,经过40多年的探索研究,已被国内外学者广泛应用于柴油机火焰温度和碳烟浓度分布的测量,并日趋成熟。 本文首先系统介绍双色法的基本原理,并对波长的选择,KL因子的物理意义等问题进行了解释。然后详细介绍光学发动机双色法测试系统,自行开发了双色法图像处理软件并实现双色法程序的界面操作,进行了试验前的油量标定、相机标定和双色法程序验证工作。试验用光学发动机可以在1200r/min的转速下运行,采用电控高压共轨喷射系统,喷射压力和波形灵活可调,是实现不同喷油策略的基础。 在光学柴油发动机上,结合双色法分析了预喷对柴油机缸内燃烧的影响,结果表明,在试验设计的条件下,随着预、主喷间隔角的增加,缸内燃烧压力的峰值增大;增加预喷油量所占比例有利于降低缸内压力升高率,减小燃烧噪音。随着预、主喷间隔角的减小或预喷油量比例的增加:滞燃期缩短。随着预、主喷间隔角的增加,燃烧过程后期缸内碳烟氧化速度减缓。随预喷油量比例的增加,碳烟氧化速度变化不大。预喷时刻和油量比例应充分优化:间隔太长或油量太少,则预喷不能起到预热主喷燃油的目的,而过小的预喷间隔或过大的油量又会造成主喷射油束因卷吸过多的预喷燃烧产物而处于富油缺氧状态,燃烧性能急剧恶化,造成碳烟大量产生。 同时,结合双色法分析了后喷对柴油机缸内燃烧影响。结果表明,后喷的存在使温度分布和KL因子总量分布出现双峰。随后喷油量比例的增加,最高燃烧压力降低。同一曲轴转角下,随着后喷油量比例不断增加,总KL因子数呈先增加后减小的趋势,且当后喷油量比例较大时,总KL因子数变化不大。碳烟后期氧化速率随主、后喷间隔角的增加而加快。后喷时刻和油量比例应充分优化:使后喷油束的射流作用促进缸内混合气的湍流扰动,同时后喷燃油的燃烧放热提升了缸内温度,从而提高了碳烟的氧化率,降低了其最终排放量。
【学位授予单位】:北京理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TK421.2

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【参考文献】
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