【摘 要】
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能源短缺和环境污染问题是人类亟需解决的两大难题。柴油机作为传统燃油发动机之一,因其良好的动力性、燃油经济性等得以广泛应用,但柴油机的NOx、PM排放量不符合日益严格的排放标准。燃烧路径理论表明柴油喷入气缸后的破碎、蒸发、油气混合过程直接影响喷雾特性,显著影响柴油机的燃烧过程,从而影响NOx、PM排放。研究柴油喷雾特性对于提升油气混合质量,优化柴油机燃烧过程和降低NOx、PM排放量以满足严格的排放标
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能源短缺和环境污染问题是人类亟需解决的两大难题。柴油机作为传统燃油发动机之一,因其良好的动力性、燃油经济性等得以广泛应用,但柴油机的NOx、PM排放量不符合日益严格的排放标准。燃烧路径理论表明柴油喷入气缸后的破碎、蒸发、油气混合过程直接影响喷雾特性,显著影响柴油机的燃烧过程,从而影响NOx、PM排放。研究柴油喷雾特性对于提升油气混合质量,优化柴油机燃烧过程和降低NOx、PM排放量以满足严格的排放标准具有重要理论指导作用。本文结合定容燃烧弹和高速摄影技术建立喷雾可视化试验平台,采用预混可燃气燃烧模拟柴油机缸内上止点附近高温高压的喷油环境,通过充入不同比例的SF6和空气改变环境密度,研究环境压力、环境密度对柴油宏观喷雾特性的影响,主要内容如下:1、使用预燃式定容燃烧弹探究不同环境初始温度（373K、383K、393K）、不同环境初始压力（2bar、3bar、4bar）,不同环境密度（3.735kg/m3、4.113 kg/m3、4.868kg/m3）下预混可燃气燃烧后的环境压力特性,通过分析压力曲线选取喷油试验的最佳预燃环境条件,确定喷油的环境压力。2、使用高速相机获取不同环境压力（25bar,30bar,35bar）、不同环境密度（3.735kg/m3,4.113kg/m3,4.490kg/m3）的喷雾图像,使用MATLAB软件开发喷雾图像处理程序,测量并分析喷雾贯穿距和喷雾锥角。结论有:随着喷射时间的推移,喷雾贯穿距逐渐增大,喷雾贯穿距增速逐渐减小至0,喷雾锥角逐渐减小且趋于恒定。随着环境压力、环境密度的增大,喷雾贯穿距及其峰值减小,喷雾锥角及其恒定值增大。环境压力增大导致喷雾贯穿距峰值最高减小17.44%,喷雾锥角恒定值最高增加28.3%;环境密度增大导致喷雾贯穿距峰值最高减小23.94%,喷雾锥角恒定值最高增加35.3%。提高环境压力、环境密度可有效限制喷雾轴向贯穿过程,促使喷雾径向扩散,有利于改善油气混合气分布,提高油气混合质量。
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