理论教育 喷油嘴与柴油机匹配参数的分析

喷油嘴与柴油机匹配参数的分析

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:图9-21即为根据某些柴油机试验结果统计所得的喷孔数与最佳涡流比的关系。随着排放限值的加严,增加喷孔数并适当减少涡流比是柴油机和燃料供给系统匹配的发展趋势。此外,若能在燃烧室内增加紊流运动,涡流比也可适当减少。

喷油嘴与柴油机匹配参数的分析

直喷式柴油机喷油嘴参数与燃烧系统的匹配是柴油机性能调试的主要工作内容,针对空间油气混合匹配,主要调整参数有喷油嘴的喷孔数z、喷孔直径dc及喷孔夹角φ等,与柴油机设计有关的有喷油嘴头部伸出气缸盖底面高度h。此外,喷油器安装角度γ虽很重要数,但不作为调整参数,因为它的改变要求改变气缸盖的设计,因而是在柴油机方案设计时就已决定。应该注意的是,在上述任一调整参数改变时,都会引起油气混合匹配情况的改变,也会对喷油时间特性、喷油压力变化等产生影响,因此试验前应先分析这项调整参数对那些性能影响较大,采取什么样的调整才能够取得最优的匹配结果,因此燃料供给系统的匹配工作是一个十分重要也非常困难的任务,需要仔细调整才能取得满意的效果。

喷孔数z、进气涡流ΩRs(后者借用了Ricardo涡流比符号,两者本质相同,但概念上略有区别,详见2.2.3节)以及燃烧室的口径比dk/D之间存在着有机联系,其原则是在燃烧的滞燃期内各油束在活塞顶上的投影形成的扇形区域应彼此衔接但不发生重叠。作为初步估算,可以采用以下经验公式:

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式中,滞燃期用时间τi(s)或曲轴转角Δφjc(°)表示;n发动机转速(r/min);z为喷孔数;dkD分别为燃烧室的开口直径和气缸直径。

此式与第2章中表示的理论涡流比ΩE的式(2-13)原理相同,只不过将其中的喷油持续期改用滞燃期代替,并增加了反映涡流衰减的dk/D项。

从式(9-12)中可以看出以上各参数匹配原则有:

(1)柴油机低速时,要求高涡流强度;高速时要求低涡流强度。如果按低速匹配,高速时的强涡流会导致油束重叠,产生局部混合气过浓的热锁效应;如果按高速匹配,则低速时因涡流强度不足,会导致混合气浓度分布不均。不论何种情况均会使燃油消耗率和烟度上升,最大扭矩下降。因此在气道设计时,只能根据柴油机的用途,兼顾高低速性能选择折中的涡流强度。(www.daowen.com)

(2)喷油嘴孔数增加,最佳涡流比可降低;喷孔直径增大,最佳涡流比要求增高;喷孔轴线锥面角较大时,最佳涡流比可减小(但由于受燃烧室的形状和尺寸限制,其值为140°~150°,变化不大)。图9-21即为根据某些柴油机试验结果统计所得的喷孔数与最佳涡流比的关系。随着排放限值的加严,增加喷孔数并适当减少涡流比是柴油机和燃料供给系统匹配的发展趋势。

(3)燃烧室口径越大,所需的涡流比越大,当采用缩口燃烧室时,涡流比可适当减小。此外,若能在燃烧室内增加紊流运动,涡流比也可适当减少。

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图9-21 喷孔数与进气涡流比的匹配关系

(燃烧室口径比dk/D为60%,缩口比为85%)

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