柴油機(jī)仿真精確氣化和噴射模型的開(kāi)發(fā)

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柴油機(jī)仿真精確氣化和噴射模型的開(kāi)發(fā)

在提高柴油機(jī)效率的同時(shí)，滿(mǎn)足嚴(yán)格的排放法規(guī)是一項(xiàng)非常困難的挑戰(zhàn)。這促使研究者和發(fā)動(dòng)機(jī)制造商不斷提高燃油噴射系統(tǒng)效率和改善燃燒過(guò)程，以此來(lái)降低發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣排放而不降低發(fā)動(dòng)機(jī)性能和燃油經(jīng)濟(jì)性。柴油燃燒依靠有效液體燃料的霧化，控制蒸發(fā)率和空氣燃料的混合，從而控制發(fā)動(dòng)機(jī)排放水平和制動(dòng)功率。燃燒過(guò)程中，燃料噴射的目的是將液體燃料分散成更小的液滴，增加蒸發(fā)燃油的表面積來(lái)提供氣態(tài)燃料進(jìn)行燃燒。燃油在燃燒室的噴射質(zhì)量和混合分布決定了燃油燃燒的質(zhì)量?？諝饬鲃?dòng)、周?chē)橘|(zhì)密度、噴射壓力和噴嘴結(jié)構(gòu)等因素決定噴嘴口內(nèi)的氣化程度，影響燃油的霧化率和噴射面積。

事實(shí)上，燃油注射和噴射霧化過(guò)程是非常復(fù)雜的，包括紊流和雙相流動(dòng)的時(shí)間。因此，建立噴射模型非常具有挑戰(zhàn)性，特別是在靠近噴嘴的附近。真實(shí)的噴射霧化模型應(yīng)該包括在噴油器噴嘴內(nèi)和噴嘴外的兩相流動(dòng)現(xiàn)象，在噴嘴內(nèi)部的燃油流動(dòng)對(duì)噴射形成具有很重要的影響。研究顯示，噴油嘴內(nèi)的氣化影響噴射特性。

柴油機(jī)的燃燒過(guò)程本質(zhì)是通過(guò)燃料噴射的動(dòng)態(tài)過(guò)程來(lái)控制的，對(duì)噴射過(guò)程的精確建模是建立柴油機(jī)中燃燒模型至關(guān)重要的部分。介紹了一種新的混合噴射模型，將耦合氣化引入到噴射子模型形成KHRT噴射模型。該全新模型在KIVA4 CFD代碼中執(zhí)行。這種新開(kāi)發(fā)的噴射模型在定容燃燒室（CVCC）的非氣化和氣化噴射的試驗(yàn)數(shù)據(jù)中得到廣泛驗(yàn)證。試驗(yàn)結(jié)果對(duì)燃料噴射的液體長(zhǎng)度、噴射深度和噴射圖像進(jìn)行了分析對(duì)比。模型也通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒特性，如缸內(nèi)壓力和放熱率來(lái)驗(yàn)證。新的噴射模型能很好地捕捉發(fā)動(dòng)機(jī)的噴射特性和燃燒特性。

刊名：Energy Conversion and Management（英）

刊期：2014年第77期

作者：Balaji Mohan et al

編譯：鮑闞