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试验用发动机及柴油喷油器

时间:2016-10-20 07:31:24  来源:  作者: 点击数:

试验在一台排量为6.5,L的六缸增压中冷、电控高压共轨柴油机上进行.对第6缸进行了改造,作为测试缸,其他5缸保持不变.测试缸有其独立的供油、进排气系统.柴油供给采用自行开发的高压燃油喷射系统,开放式ECU可以灵活调整柴油喷油时刻、喷油压力、喷油量和喷油策略(单次喷射或多次喷射)等参数.汽油供给通过电控ECU控制安装在进气管上的汽油喷油来实现,可以灵活改变汽油喷射时刻及喷射量.缸内压力采集和分析通过自行开发的缸压采集及燃烧分析系统完成,尾气测量采用HoribaMEXA-7100,DEGR排气分析仪,烟度测量采用AVL415S烟度计.试验装置示意如图1所示.

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所有试验均在发动机转速为1,500,r/min条件下进行,汽油喷射时刻固定为进气上止点前80°,CA,进气温度控制在25,℃左右.试验中的进气压力由外接压气机进行模拟增压实现,为消除模拟增压做功的影响,调节排气背压使其与进气压力基本相等,并采用平均指示压力(IMEP,由压缩和膨胀两行程做功算出)表征负荷。

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计算模型

作为化学动力学分析软件,CHEMKIN通过化学反应机理求解组分反应速率.KIVA作为内燃机模拟程序,也已被广为应用.耦合KIVA-CHEMKIN模型,不仅提供了高度的准确性,也同时求解了燃烧过程中关键组分的生成与消耗历程.

PRF[5]机理由39个组分与131个反应组成,已被广泛用于汽柴油模拟分析.在模拟过程中,用正庚烷代替柴油,异辛烷代替汽油进行汽油/柴油模拟计算.

湍流运动使用RNGk-ε模型,液滴破碎使用KH-RT[6]模型,其中KH模型被用来预测喷雾的初次破碎位置,RT则预测液滴的二次破碎.液滴碰撞模型由Munnannur[7]基于O’Rourke模型而来,用来求解液滴间的相互作用,包括反弹、合并、破碎以及分离.计算模型中还加入了壁膜模型[8-9],以求解液滴与壁面的相互作用,模拟碰壁后的飞溅以及由惯性引起的壁膜扩张与运动.

计算网格

实验所用喷油有8个均匀分布的喷孔,喷孔直径0.15,mm,喷雾夹角150°.为了减少计算量,取45°网格进行计算,并将喷孔设置在中心,即22.5°位置.为了使模型的压缩比与真实压缩比一致,通过增加余隙来补偿气缸体积.计算从进气门关闭时刻开始,并假设初始状态时缸内各组分均匀分布.网格尺寸为2,mm,数量95,000,经过验证,该尺寸符合计算要求.计算网格如图2所示.

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