直噴式柴油機燃用二甲醚的燃燒室流場模擬及改進.pdf

1、二甲醚(DME)是一種新型的、清潔的柴油機代用燃料，與柴油相比，其理化特性有著明顯的差異。在柴油機上燃用二甲醚，可以改善排氣污染和緩解石油危機。作為發(fā)動機熱力過程的基礎(chǔ)，二甲醚在缸內(nèi)的噴射和霧化過程對發(fā)動機的燃燒排放有著決定性的作用。本文在閱讀分析大量國內(nèi)外相關(guān)文獻的基礎(chǔ)上，考慮到二甲醚的理化特性，從數(shù)值模擬的角度對二甲醚在缸內(nèi)的氣流運動和噴霧流場特性進行了研究。 由于壓燃式內(nèi)燃機的燃燒和排放過程主要取決于氣缸內(nèi)混合氣的形成，而

2、氣缸或燃燒室內(nèi)的氣流運動和燃料的噴霧特性，是影響柴油機混合氣形成和燃燒過程的關(guān)鍵。因此，本文利用AVL公司的FIRE軟件，在對比了二甲醚與柴油的理化特性的基礎(chǔ)上，對二甲醚在ZSll00單缸柴油機上的應(yīng)用作了一個數(shù)值模擬計算。由于原機的燃燒室(定義為I型)和噴油器相對于氣缸中心線是偏置的，為參照對比，建立了燃燒室中心線和噴油器位置皆與氣缸中心線重合時候的模型(定義為II型)，用來與原燃燒室的計算結(jié)果作對比分析。 計算結(jié)果表明，I型

3、產(chǎn)生的渦流運動要較II型早，且在壓縮和膨脹沖程形成的渦流運動都是左右j}對稱的，由于渦流運動的非對稱，要想形成缸內(nèi)均勻混合氣就要求噴油也非對稱，即上止點前右側(cè)區(qū)域噴油多，而上止點后左側(cè)區(qū)域噴油多，這就給噴油帶來了難度。且在原機的噴油壓力下，油束噴射撞壁現(xiàn)象嚴重，這不僅造成了燃油分布不均，且嚴重影響燃燒過程。而II型燃燒室在噴油器也對稱分布的情況下，雖然也有噴油撞壁出現(xiàn)，但是左右渦流運動呈對稱分布，這就與噴油器的噴油油束相協(xié)調(diào)一致了，有利

4、于形成均勻混合氣。 考慮到二甲醚的性質(zhì)，并在模擬計算的基礎(chǔ)上，設(shè)計了兩種對稱燃燒室。兩種燃燒室的凹坑和噴油器中置，且保持原壓縮比不變。兩種燃燒室共同特點是在凹坑中間有個凸臺，且都是中央對稱的。二者不同之處在于坑底到中央凸坑的型線不一樣，In型為直線，Ⅳ型為兩段式直線，目的主要是為了研究凸臺形狀不同時燃燒室內(nèi)的氣流特性的變化情況?？紤]到二甲醚的良好霧化能力和撞壁的出現(xiàn)，計算時將噴油壓力調(diào)小了。計算結(jié)果顯示，不同凸臺形成的缸內(nèi)氣流有所