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《吉林大学》 2008年
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核心边界条件对柴油机燃烧的影响及优化

金华玉  
【摘要】: 为研究废气再循环(EGR)和喷油参数调制两个核心边界条件对柴油机燃烧、排放的影响,并进一步揭示其中的微观机理,本文在CA6DL-35E3高压共轨电控柴油机上进行了大量的模拟和试验研究。 建立了模拟平台和试验平台。搭建了一套可以实现单因素可调、多因素耦合,并满足欧Ⅲ排放法规的电控高压共轨六缸柴油机台架试验系统。采用商用软件STAR-CD建立了模拟平台。通过采用自创的CMC-Ogrid(Cylinder mesh centering-O-grid Template)模板切割形成燃烧室网格,改进了Match piston方法。 对原机进行了模拟和试验研究。用喷油锥截面和纵截面组合来展示了缸内微观场发展历程。总结了一套统计后处理方法,针对关键单元格集合对微观参数进行“量”化,统计结果更有助于揭示微观机理。 核心边界条件EGR对柴油机燃烧、排放影响的模拟和试验研究表明:随EGR率增大,NO显著降低,Soot明显增加。NO的降低机理用统计高温区的变化来解释更加充分。烟度排放在10%EGR率左右存在一个急剧增大的拐点,可以此作为优化控制点。取出单元格温度、当量比等状态属性在当量比-温度图上布点,对比了EGR对缸内状态变迁历程的影响。 喷射压力对柴油机燃烧、排放影响的模拟和试验研究表明:喷射压力升高后,雾化质量变好,高温区变大,Soot显著降低,NO大幅度增加。 EGR与喷射压力的耦合研究表明:负荷低于一定程度时,加入EGR后烟度与NO同时下降,类似于低温燃烧模式。但此时放热率峰值很高,难于直接应用。 多次喷射对柴油机燃烧、排放影响的模拟和试验研究表明:预喷使得最大压力升高率大幅度下降。采用后喷以后,使得Soot峰值降低,并强化后期氧化,故而Soot最终生成量显著减少。综合考虑Soot排放和热效率认为后喷量取20%左右为宜。后喷燃油喷到氧气较浓的区域,燃烧较好,Soot峰值显著下降,因此后喷可以理解为一种时间顺序意义上的分区燃烧。是滚流利用主喷和后喷之间的间歇期引导氧气运动到喷油锥角区域内形成富氧区,从而实现分区燃烧的。要组织最佳的分区燃烧,就是要在保证补充氧气足够多的前提下,找到一个尽可能小的主后喷间隔。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TK421.2

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 田径;基于EGR耦合多段喷射实现超低排放研究[D];吉林大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 侯春林;16V280ZJ型柴油机电子控制燃油喷射系统的仿真研究[D];大连交通大学;2010年
2 杨薇;柴油机双阶段燃烧模式的模拟研究[D];吉林大学;2012年
3 张蕾;微引燃柴油喷射对缸内直喷天然气燃烧过程的影响研究[D];吉林大学;2012年
4 柳旭;低高温双阶段燃烧中HC和CO排放特异性研究[D];吉林大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 马凡华,许忠厚;内燃机燃烧的光学测试方法[J];车用发动机;1999年06期
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3 韩东;吕兴才;黄震;;柴油机低温燃烧的研究进展[J];车用发动机;2008年02期
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9 金华玉;刘忠长;王忠恕;王威;李康;;柴油机燃烧过程模拟分析[J];吉林大学学报(工学版);2007年05期
10 刘忠长;金华玉;李康;;高压共轨喷射柴油机采用燃料主喷和后喷的燃烧模拟[J];吉林大学学报(工学版);2008年06期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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9 谭建伟;葛蕴珊;李文祥;张世鹰;;非道路用柴油机与车用重型柴油机排放标准相关性研究[J];车辆与动力技术;2005年04期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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2 王宝林;邓帮林;李军成;许胜利;冯仁华;;轿车用直喷柴油机缸内工作过程CFD分析[A];第五届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2009年
3 陈士力;;汽车排气催化转化器技术及应用[A];成都市汽车工程学会第四届理事会议暨学术交流会论文集[C];2001年
4 周华;李孟良;景晓军;;DPF对柴油车气态及颗粒物污染物排放的影响[A];2007年APC联合学术年会论文集[C];2007年
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6 郭瑞莲;鲍晓峰;岳欣;崔平;纪威;;车用乙醇汽油对发动机进气系统沉积物的影响[A];2007年APC联合学术年会论文集[C];2007年
7 孙冬梅;;机动车尾气污染状况及其控制技术[A];2008中国环境科学学会学术年会优秀论文集(中卷)[C];2008年
8 许伯彦;张勇;齐运亮;;适用于高含硫柴油的车用柴油机尾气净化装置(DPF,DPNR)的开发研究[A];2008中国环境科学学会学术年会优秀论文集(中卷)[C];2008年
9 殷亮;;降低车用柴油机有害排放物的试验研究[A];第三届河南省汽车工程科技学术研讨会暨2006年省汽学会理事会议资料[C];2006年
10 熊远梅;石永泉;;催化转化器与发动机的匹配[A];第五届河南省汽车工程科技学术研讨会论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王丽君;基于信号处理的氢燃料发动机优化控制[D];解放军信息工程大学;2010年
2 任毅;柴油机燃用柴油-含氧化合物混合燃料燃烧与排放研究[D];西安交通大学;2007年
3 王金华;天然气-氢气混合燃料直喷燃烧特性和预混层流火焰研究[D];西安交通大学;2009年
4 张全国;生物质焦油燃烧动力学及其燃料特性实验研究[D];大连理工大学;2006年
5 刘云卿;壁流式柴油机微粒捕集器捕集及微波再生机理研究[D];湖南大学;2009年
6 任立红;发动机可变进气系统流动特性与性能优化设计研究[D];天津大学;2007年
7 胡顺堂;全可变气门机构汽油机泵气损失控制及对燃烧过程的影响[D];天津大学;2009年
8 孙田;复合激光诱导荧光定量标定技术及其对柴油喷雾特性研究的应用[D];天津大学;2008年
9 张军;柴油机喷嘴内空化效应的机理及射流破碎特征的研究[D];天津大学;2010年
10 陈绪平;柴油乙醇组合燃烧及其在发动机上应用的研究[D];天津大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 康锡龙;沼气发电机冷却水预热沼气进料池系统的研究[D];华中农业大学;2010年
2 张坤;车用柴油机冷EGR温度控制系统的研究[D];山东农业大学;2010年
3 张波;缸内流场结构对天然气发动机性能影响的模拟研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 张万煌;TBD234柴油机缸内燃烧模拟及排放预测[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 尹和俭;紧凑式SCR净化消声装置设计与仿真研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 田文凯;多功能燃烧弹的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 蒋晓波;导管架平台的失效评估分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 方立辉;4G94D4发动机电喷系统台架匹配试验研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 童办平;炼油工艺改造扩建项目技术可行性及风险管理[D];合肥工业大学;2010年
10 刘劲松;基于CFD的柴油机喷雾过程模拟计算研究[D];浙江大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周英杰;;废气再循环率的测量方法及其分析[J];交通节能与环保;2007年03期
2 武辉成;我国轿车动力柴油化发展探讨[J];汽车工业研究;2004年12期
3 蒋德明,阎小俊;面向21世纪的高速重载直喷式柴油机的新技术[J];车用发动机;1999年05期
4 王钧效,王桂华,陆辰,陆家祥,张锦杨;柴油机共轨式喷油系统喷油率控制技术分析[J];车用发动机;2001年03期
5 宋军,乔信起,黄震,李书泽,王岩;柴油机电控喷射系统发展现状[J];车用发动机;2003年03期
6 刘忠长,赵佳佳;车用柴油机电控高压喷油系统与欧Ⅲ排放标准[J];车用发动机;2004年04期
7 韩东;吕兴才;黄震;;柴油机低温燃烧的研究进展[J];车用发动机;2008年02期
8 郭亮;刘忠长;田径;任尚峰;李康;;车用重型高压共轨柴油机EGR性能及优化[J];车用发动机;2009年02期
9 李友峰;;大功率柴油机燃油喷射系统的模拟计算与试验研究[J];柴油机;2006年02期
10 解茂昭;均质压燃(HCCI)发动机数学模拟:进展与挑战[J];大连理工大学学报;2004年02期
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 陈上华;[N];中国工业报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 吴健;柴油机共轨式电控喷射系统喷射过程的模拟计算和研究[D];湖南大学;2002年
2 朱昌吉;车用柴油机电控EGR系统设计及性能研究[D];吉林大学;2005年
3 王忠恕;边界条件对柴油机瞬态工况下燃烧的影响及数值模拟[D];吉林大学;2006年
4 张强;生物质气发动机工作过程的数值模拟及试验研究[D];山东大学;2006年
5 石秀勇;喷油规律对柴油机性能与排放的影响研究[D];山东大学;2007年
6 张晓宇;MULINBUMP复合燃烧过程中物理、化学因素耦合作用的研究[D];天津大学;2007年
7 田径;基于EGR耦合多段喷射实现超低排放研究[D];吉林大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 孙建清;柴油机电控泵管嘴燃油喷射系统仿真研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
2 李浩荡;燃烧室形状和喷气时刻对CNG发动机燃烧影响的研究[D];吉林大学;2006年
3 吴贻君;预喷射对高压共轨柴油机燃烧影响的模拟研究[D];吉林大学;2007年
4 段加全;EGR对柴油机燃烧及排放影响的数值模拟[D];吉林大学;2008年
5 刘大文;柴油机微粒捕集器流场均匀性试验及仿真研究[D];吉林大学;2011年
6 李庆华;超低排放双阶段燃烧可行性研究[D];吉林大学;2011年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 隋菱歌;刘忠长;韩永强;田径;;增压柴油机瞬态排放仿真平台[J];内燃机学报;2012年02期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 隋菱歌;增压柴油机瞬态工况性能仿真及优化[D];吉林大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 刘夏;高压共轨柴油机喷油规律和喷油器响应特性研究[D];吉林大学;2011年
2 杨薇;柴油机双阶段燃烧模式的模拟研究[D];吉林大学;2012年
3 井恩泽;柴油机燃烧过程特征参数分析[D];吉林大学;2012年
4 柳旭;低高温双阶段燃烧中HC和CO排放特异性研究[D];吉林大学;2012年
5 陈虹全;基于CAN通信的EGR闭环控制策略研究[D];吉林大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王自矞;高喷射压力燃烧过程的组织[J];车用发动机;1992年06期
2 潘克煜,杨中乐,王琼;柴油机缸内辐射传热的测量[J];车用发动机;1995年05期
3 杨帅,张振东;增压直喷柴油机EGR系统设计与试验研究[J];车用发动机;2003年06期
4 邬静川,邓康耀,尹琪,朱义伦,宋金瓯,张雨松;开发EGR、压缩空气补气技术,综合治理车用柴油机的有害排放[J];柴油机设计与制造;2001年02期
5 向东,朱梅林,邓元望;车用柴油机NOx排放控制研究[J];柴油机设计与制造;2001年03期
6 梁桂森,朱建国,花力平,曹霞;柴油机排气后处理技术[J];柴油机;2000年05期
7 邓元望,朱梅林,向东;柴油机微粒排放控制方法评述[J];柴油机;2001年05期
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9 黄宜谅;;内燃机排气瞬时温度测量方法的理论分析[J];内燃机车;1980年01期
10 陆晓军;魏荣年;张彪;;双色法气缸内燃烧火焰瞬时温度测量装置的研制[J];内燃机工程;1992年01期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 叶剑;梁桂华;刘丽华;;改变燃烧室形状对135系列柴油机燃烧效果影响的数值模拟[J];大连海事大学学报;2008年S1期
2 杨帅;刘牮;常国峰;周毅;;引射式EGR系统文丘里管内流动数值模拟分析[J];内燃机工程;2011年03期
3 成晓北;黄荣华;鞠洪玲;王兆文;;柴油机碳烟排放的数值模拟及试验研究[J];汽车工程;2007年08期
4 徐洪军;常汉宝;崔勇;;TBD234柴油机有害物生成过程仿真研究[J];车用发动机;2008年S1期
5 赵昌普;宋崇林;李晓娟;陈生齐;孙强;李艳丽;;燃油系统参数对柴油机燃烧及排放影响的研究[J];内燃机学报;2008年06期
6 李浩宇;;电控高压共轨柴油机的喷油量与喷油规律[J];汽车电器;2010年11期
7 ;《内燃机工程》2008年(第29卷)总目次[J];内燃机工程;2008年06期
8 田径;刘忠长;韩永强;李骏;李康;刘江唯;;基于EGR耦合多段喷射技术实现超低排放[J];内燃机学报;2010年03期
9 洪建海;毕方英;郑金保;缪雪龙;王先勇;;燃烧室形状对柴油机燃烧和排放影响的数值研究[J];现代车用动力;2010年04期
10 刘建勋;万普鹏;赵二丽;张玉;;不同进气压力对高密度-低温柴油机燃烧的数值模拟[J];重庆交通大学学报(自然科学版);2010年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 袁德奎;张殿新;李小宝;陶建华;;潮流数值模拟中两种动边界处理方法的比较[A];第二十届全国水动力学研讨会文集[C];2007年
2 林祥;尹宝树;杨德周;;波浪在波流相互作用中对底应力及流速的影响研究[A];第十四届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(上册)[C];2009年
3 陈可锋;季小强;李鑫;;海平面上升对江苏沿海潮波影响研究[A];第十四届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(上册)[C];2009年
4 杨欣;程文;川端信义;;公路隧道火灾热气流运动规律的研究[A];中国环境科学学会2009年学术年会论文集(第四卷)[C];2009年
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6 张东明;;不可压混合层中一种增强混合的新方法[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(下)[C];2007年
7 金晓林;;电子回旋共振放电的数值模拟[A];第十三届全国等离子体科学技术会议论文集[C];2007年
8 张晓晴;黄小清;汤立群;;泡沫铝填充圆管三点弯曲性能研究[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(下)[C];2007年
9 陈勇梅;黄西成;;流体动力学帽状剪切实验数值模拟[A];第七届全国MTS材料试验学术会议论文集(二)[C];2007年
10 吴迪;张建红;王静;雷明凯;宫野;;强流脉冲离子束辐照混合双层靶的数值研究[A];第九届真空冶金与表面工程学术会议论文摘要集[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 李勇;Excel表数据求和的常用方法[N];中国城乡金融报;2006年
2 山东省昌邑市职业中专 于波 王梅;板书效果轻松实现[N];中国电脑教育报;2005年
3 钟爱军 侯中生;用价值工程理论进行成本控制[N];海峡财经导报;2007年
4 蔡峻;也看班级名称自动化[N];中国电脑教育报;2004年
5 保戬;用Excel制作自动记录的考勤表[N];中国电脑教育报;2004年
6 福建 陈桂鑫;两招破解Excel重复输入[N];电脑报;2005年
7 河北省黄骅市第三中学 赵丽;Excel旧表翻新技巧[N];中国电脑教育报;2005年
8 杨泽斌;成绩评比 舍我其谁[N];中国电脑教育报;2007年
9 刘艳、刘龙德;让文字自动适应单元格大小的设置方法[N];中国电脑教育报;2003年
10 布哼;标题为什么逃跑[N];中国电脑教育报;2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 金华玉;核心边界条件对柴油机燃烧的影响及优化[D];吉林大学;2008年
2 张晓宇;MULINBUMP复合燃烧过程中物理、化学因素耦合作用的研究[D];天津大学;2007年
3 张全长;柴油机低温燃烧基础理论和燃烧控制策略的试验研究[D];天津大学;2010年
4 孙喜新;济阳坳陷馆陶组构造特征及成藏模式研究[D];中国科学院研究生院(广州地球化学研究所);2005年
5 严春吉;液体射流分裂雾化机理及内燃机缸内工作过程的模拟[D];大连海事大学;2005年
6 史云清;含水汽凝析气藏开发动态分析方法研究[D];西南石油学院;2005年
7 张勇;调剖优化决策与效果预测技术研究[D];西南石油学院;2005年
8 陈喜阳;水电机组状态检修中若干关键技术研究[D];华中科技大学;2005年
9 何志伟;复合期权与路径相关期权定价理论模型、数值模拟及应用研究[D];华中科技大学;2005年
10 凌继红;手术室空气净化效果的研究[D];天津大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张楠;模拟研究轨压及废气再循环对柴油机性能的影响[D];吉林大学;2009年
2 叶建;直喷柴油机多次喷射策略仿真研究[D];重庆交通大学;2011年
3 刘夏;高压共轨柴油机喷油规律和喷油器响应特性研究[D];吉林大学;2011年
4 刘光辉;涡流检测信号模拟软件及前处理技术研究[D];华中科技大学;2008年
5 杨薇;柴油机双阶段燃烧模式的模拟研究[D];吉林大学;2012年
6 程文志;高压共轨柴油机控制策略研究[D];上海交通大学;2010年
7 孙旭阳;柴油机燃烧火焰浮起长度的研究[D];河南科技大学;2010年
8 史德胜;柴油机实现低温火焰预混合燃烧的试验研究[D];大连理工大学;2005年
9 苏庆鹏;基于高压共轨柴油机的电控系统开发与实验研究[D];天津大学;2010年
10 朱伟胜;预喷和后喷对柴油机燃烧及排放影响的模拟研究[D];北京交通大学;2010年
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