柴油机富氧进气燃用乳化柴油的循环变动与燃烧特性_陈浩平.pdf
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1、28 AUTO TIMEFRONTIER DISCUSSION|前沿探讨通过在柴油中加入一定比例的水,水在气缸内吸热气化,降低气缸内温度,延长点火延迟,导致发动机运转不平稳,整体燃烧持续恶化,还会导致有害气体的排放增加,严重污染空气环境。柴油机富氧燃烧缩短了燃烧准备时间,提前了点火正时。由此看来,富氧燃烧与乳化柴油相结合,可以避免单一方法应用过程中的不利因素,有利于优化燃烧条件。燃用水乳化的柴油,能够让缸内温度下降,也能减少 NOX以及颗粒物排放量。而将氧掺入到进气成分中,可以让缸内实现富氧燃烧,这样可以避免碳烟排放量,但是,由于吸收的氧气体积分数增加,NOX会增加。富氧燃烧时气缸温度升高,可
2、通过气缸内形成的大量水蒸气与乳化柴油发生吸热反应来解决。反之,乳化柴油的着火延迟延长会因富氧引起的着火时间提前而得到改善。乳化柴油和不同富氧比的应用,可以调节点火正时和燃烧速度,有效控制变化率。1实验装置及乳化柴油配置1.1实验装置和方法在内燃机进气中吸入富氧空气是内燃机富氧燃烧最初探索的一项技术。现阶段,随着材料科学技术的不断发展,空气分离用渗透膜技术可以为内燃机进气富氧提供技术支持,合适的膜还具有良好的选择性和渗透性,可以结合其需要,发动机空气在车内创造理想的氧气富集。在膜分离技术的支持下,氧气体积分数可达 35%,有效支持发动机富氧燃烧。然而,透氧膜技术在应用中,其分离效率低、气阻大、空
3、分成本高等缺点也值得注意。目前,对内燃机富氧燃烧的研究主要基于富氧进气法进行的研究,通过液氧储罐供氧,可以实现连续稳定供氧,从而实验中可以精确控制供氧量。所选择的实验装置是增压中冷柴油机和发动机1。设计实验中使用的主要设备与仪器相关设备连接简单,考虑到实验中使用的氧气主要是低温保持的绝热液氧技术,需要使用蒸发器、液体氧气吸热气化,适应后体积膨胀,压力升高,为此需要控制空气与氧气输出压力的相容程度。压缩机压力,可利用高压氧气排出,减压结束后,氧气与压缩机压柴油机富氧进气燃用乳化柴油的循环变动与燃烧特性陈浩平1牛彩云1.广西生态工程职业技术学院广西柳州市5450042.广西科技大学广西柳州市545
4、005摘 要:在柴油机中应用进气富氧技术能够减少碳烟排放量,对于提升燃烧热效率,增加发动机功率密度也有一定作用。本文考察了进气富氧和水乳化柴油的应用,研究了进气氧浓度和乳化柴油水成分对增压柴油机燃烧和排放的具体影响,会产生正氧效应。进气富氧技术的发展。研究得出结论,将进气充氧技术应用于直喷柴油机,分析了不同水混合比的乳化柴油的循环变化和燃烧特性。在一定程度上,使用乳化柴油时,由于乳化率的增加,闪点会不断降低,当含水量达到 30%时,着火延迟增加,此时燃烧组织变差,周期性波动相应增加。关键词:柴油机富氧进气乳化柴油循环变动燃烧特性Cycle Variation and Combustion Ch
5、aracteristics of Diesel Emulsified Diesel Fuel for Oxygen-enriched Intake Combustion of Diesel EnginesChen HaopingNiu CaiyunAbstract:The application of intake oxygen enrichment technology in diesel engines can reduce soot emissions,and also plays a certain role in improving combustion heat efficienc
6、y and increasing engine power density.In this paper,the application of intake oxygen-enriched and water-emulsified diesel is investigated,and the specific effects of intake oxygen concentration and emulsified diesel water composition on the combustion and emission of supercharged diesel engines are
7、studied,which will produce positive oxygen effects,and influence the development of intake oxygen enrichment technology.The study concludes that the intake air oxygenation technology is applied to the direct injection diesel engine,and the cycle variation and combustion characteristics of emulsified
8、 diesel with different water mixing ratios are analyzed.To a certain extent,when using emulsified diesel,due to the increase of emulsification rate,the flash point will continue to decrease.When the water content reaches 30%,the ignition delay increases,at this time the combustion tissue becomes wor
9、se,and the periodic fluctuation increases accordingly.Key words:diesel engine,oxygen-enriched intake,emulsified diesel,cyclical changes,combustion characteristicsAUTO TIME 29 FRONTIER DISCUSSION|前沿探讨 时代汽车缩空气在进口稳压混合罐内充分混合,实验测试是在工况稳态下进行的,在被试柴油机常用的经济转速下进行,其中,当发动机最高转速达到 1600r/min 时,调节输出扭矩为 100N/m,打开供氧阀,
10、注入氧气。插入进气压力罐,调节供氧阀开度,使供氧部分满足试验要求,保证发动机工作稳定,并清楚记录相关信息2。实验中按水乳化率0%、10%、20%和 30%进行分组,分别对21%、23%、25%和 30%的不同氧体积分数进行比较。1.2乳化柴油配置乳化柴油采用实时在线乳化配置,相关成分包括乳化剂正丁醇,乳化剂用量为 1%左右。进入汽缸行业的乳化柴油需要充分混合,以保证进入燃烧室时能均匀雾化,保证水分的完全吸热气化,满足氧气低温燃烧的需要。丰富的进气可以使用超声乳化装置来实现3。查看乳化柴油在燃烧过程中排放的污染气体。借助该设备,对乳化液中的热效应、空化效应和机械效应进行处理,确保乳化液中分散相的
11、平均粒径可控,使油水大分子分解并充分混合。2实验结果以及模拟计算结果分析2.1燃烧室模型和边界条件化学动力学模型和 CFD 耦合计算时需要严格控制网格质量,一般的三维建模软件构建的燃烧室模型在进行单元格划分中质量得不到保障,还可能导致计算发散现象。而使用 ESE Diesel 创建的网格质量可靠,所以选择以此作为计算参考。将发动机相应参数输入到模型中。在 Sketcher 中选择燃烧室模型,在结合真实燃烧室参数对模型进行优化和完善,再进行喷油器参数设置,创建燃烧室模型网格,以此作为 3D 实体模型的构建基础。考虑到全尺寸模型计算会消耗较长时间,要提升相关工作效率,可结合喷油器喷孔的数量,对燃烧
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