浅析涡流技术与直喷式燃烧室的结构型式对柴油机排放的影响.docx

浅析涡流技术与直喷式燃烧室的结构型式对柴油机排放的影响朱玲玉(扬州柴油机有限责任公司,江苏扬州225009)摘要:本文阐述了涡流技术与直喷式燃烧室的结构型式对柴油机有害排放物的影响机理,提出了对活塞燃烧室各参数进行合理的优化,可有效地降低柴油机的排放指标。关键词:涡流;直喷式燃烧室;柴油机;排放中图分类号:TK421.5文献标识码:A文章编号:1673-6397(2010)01-0048-04EffectofSwirlFlowandDirectInjectionChamberConfigurationonDieselEngineExhaustEmissionZHULing-yu(YangzhouDieselEngineCo.,Ltd.,Yangzhou225009,China)Abstract:Thispaperdiscussesthemechanismoftheinfluenceofswirlflowandcombustionchamberconfigurationofdieselengineexhaustemissions.Itisproposedthatoptimizationofparame2tersofcombustionchambermayreduceexhaustemissionseffectively.KeyWords:SwirlFlow;DirectInjectionChamber;DieselEngine;ExhaustEmission室的结构特点、工作原理和匹配关系进行剖析,阐述通过涡流技术与燃烧室的结构形式对柴油机排放的影响。引言在当今排放法规变得日益严格的情况下,人们对发动机排出的有害PM和NOx进行了许多研究,试图在不增加NOx排放的情况下以高压喷油来降低PM排放。在中小型直喷式柴油机中,即使在高压喷射时大部分喷束也会到达燃烧室凹坑壁。在低温、低负荷时撞壁燃油会在凹坑壁上形成一层油膜。粘附到凹坑壁上的燃油是未燃HC排放物的主要来源。人们已采用预喷射和推迟喷油来降低NOx排放和发动机噪声。当发动机处于高转速和高充气压力时,在缩口型凹坑中采用推迟喷油会因强逆向挤流而使燃油渗流到凹坑外面。在低温时渗流的燃油会使顶部间隙处的火焰淬冷,并导致较高的HC排放。因此,燃烧室设计对改善混合气形成非常有效。但是,还没有一种燃烧室能同时达到混合气制备较好和凹坑内、外混合气分布最佳的效果。本文结合一些试验研究和有关资料对不同燃烧1燃烧室的结构型式对排放特性的影响燃烧室形状的设计,对于符合排放、动力性能、噪声等要求依然十分重要,但燃烧室各形状要素(凹坑侧壁、底面、唇口)的效果仍有很多未明了之处。1.1不同开口形式(凹坑侧壁)的燃烧室对排放的影响三种形式:缩口(A型)、直口(B型)、敞口(C型)如图1所示。(1)A型燃烧室缩口较大,产生强烈的挤流,具有较长的涡流持续期,较合理的涡流分布,更有利于混合气的形成,可以进一步加速扩散燃烧,能充分改善燃烧品质,产生较高的缸内压力和温度。B型燃烧室挤流强度比A型小,C型燃烧室基本没有挤流。作者简介:朱玲玉(1964-),女,江苏扬州人,本科,高级工程师,主要研究方向为内燃机零部件的设计与燃烧系统的优化。·49·2010年第1期朱玲玉:浅析涡流技术与直喷式燃烧室的结构型式对柴油机排放的影响较差,敞口燃烧室的最差。但是缩口燃烧室的热应力较大,残余废气不易排除,实现增压比较困难。1.2不同径深比的缩口ω形直喷式燃烧室对排放的影响燃烧室由于内部形状不同造成喷油器喷射时喷注周围的气流运动状态不同,使混合气形成条件不同。缩口燃烧室的共同点是在燃烧室缩口处产生逆时针方向涡流,这种涡流有利于将喷柱导入燃烧室内部,减小挤流区的燃料量,同时将绝大部分气流集中在燃烧室内部并在其中保持一定强度的涡流运动,有助于将燃烧室内的空气送到喷柱周围,改善混合气的形成,并促进扩散燃烧幅过程,有利于降低CO和HC排放。如图3所示的3种燃烧室具有相同的特征。即燃烧室底部中心有一个凸起,此凸起有助于形成挤流,使燃烧室形状与油束相配合,将空气集中在油束附近,以便更好地利用燃烧室中的空气。同时3种燃烧室又各有不同:C型燃烧室比A型的缩口直径略大而深度略小,即在燃烧室侧壁圆弧相同的情况下A型的径深比小于C型;B型燃烧室的总宽度小于A型与C型,在保证燃烧室容积一定的情况下,其深度大于A型与C型的,其缩口直径大于A型而略小于C型,其侧壁圆弧直径大于A型和C型的侧壁圆弧直径。3种形状的燃烧室的径深比分别为WA=2.70;WB=2.575;WC=2.87。图1燃烧室的截面形状(2)A型燃烧室燃烧发生在整个燃烧室内,B型燃烧室燃烧范围比A型小,C型燃烧室燃烧发生在燃烧室上部和缸盖之间,此处空气运动缓慢,温度较低,不利于燃烧,容易产生有害污染物