柴油机侧卷流和分卷流燃烧系统性能测试与分析

摘要：

侧卷流燃烧系统(Lateral Swirl Combustion System,LSCS)和分卷流燃烧系统(Separated Swirl Combustion System,SSCS)均是利用特殊设计的燃烧室壁面导流结构来引导缸内喷雾形成卷流运动,达到改善油气混合质量的目的.两种燃烧系统在缸内的布油策略不同,为对比研究两种燃烧系统的性能,该研究利用模拟增压单缸柴油机进行了侧卷流燃烧系统和分卷流燃烧系统在不同负荷和过量空气系数下的燃烧性能试验;采用AVL Fire软件探究了两种燃烧系统改善油气混合过程的机理.试验结果表明:不同工况下,侧卷流燃烧系统的燃油消耗率和碳烟排放均低于分卷流燃烧系统;相比于分卷流燃烧系统,侧卷流燃烧系统在不同负荷下的燃油消耗率降低了2.4～7.8 g/(kW·h),碳烟排放降低了2.7～3.9 FSN(Filter Smoke Number,滤纸式烟度单位);在不同过量空气系数下的燃油消耗率降低了3.2～9.8 g/(kW·h),碳烟排放降低了2.3～3.8 FSN,燃油消耗率最大降幅为4.3％,碳烟排放最大降幅为87.0％.仿真结果表明:侧卷流燃烧系统中,油束在分流造型的导流作用下形成侧向卷流运动,相邻两束卷流在流出分流造型时产生壁射流干涉作用,进一步提高了燃烧室内的空气利用率;而分卷流燃烧系统在活塞下行时,油束触壁位置的改变导致了燃油聚集现象,不利于油气混合过程.相较于分卷流燃烧系统,侧卷流燃烧系统的空气卷吸量增加了9.3％,在当量比为2～4区间内的燃油质量比例较小,在当量比<1～2区间内的燃油质量比例较大,表明侧卷流燃烧系统的油气混合均匀性较好.因此,侧卷流燃烧系统对油气混合过程的改善作用更为显著,明显提升了直喷式柴油机的燃烧性能,减少碳烟生成.研究结果可为直喷式柴油机燃烧室结构设计和优化提供技术参考.

关键词：燃烧、排放、直喷式柴油机、侧卷流、分卷流、燃烧系统

所属期刊栏目：38

分类号：TK422(内燃机)

资助基金：国家自然科学基金51976011

在线出版日期：2022-07-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：20-28