燃烧系统

HannuJääskeläinen,Magdi K. Khair

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抽象的:燃烧系统包含多种影响燃烧过程的参数。本文讨论了与燃烧室几何形状,缸内流动和压缩比有关的一些方面。

介绍

燃烧系统包括影响燃烧过程的多种因素。这些包括:

在所有燃烧系统中,这些因素必须共同努力,以确保燃烧过程传统的或者先进的,实现所需的绩效和排放目标。

本文讨论了与燃烧室几何形状,缸内流动和压缩比有关的一些方面。

燃烧室几何形状

设计注意事项

已知柴油燃烧在峰值扭矩下,30:1在额定速度/最大功率条件下为25:1的比例非常稀薄,并且在涡轮增压发动机空转中超过150:1。然而,这种额外的空气不会进入燃烧过程。在燃烧过程中是相当加热的,并且耗尽导致柴油排气才能倾斜。即使平均空燃比是瘦,如果在设计过程中不采取适当的护理,燃烧室的区域也可以富含燃料并导致过度烟雾排放。设计燃烧碗的一个关键目标是确保燃料和空气的混合足以减轻富含燃料的区域的影响并允许发动机满足其性能和排放目标。发现燃烧碗内空气运动中的湍流是有益于混合过程,可用于实现这一目标。由进气口引起的涡流可以通过活塞产生或鳞片,当它接近气缸盖时,通过在活塞冠中的正确设计,在压缩冲程期间产生更多湍流。

燃烧室设计对微粒排放产生了最大的影响。它也会影响未燃烧的碳氢化合物和CO。虽然NOx排放可能受到碗设计的影响[3128],散装气体特性在排气水平中起着非常重要的作用。然而,由于NOx / PM权衡,燃烧室设计必须发展,因为NOX排放限制降低 - 主要是为了避免否则会导致PM排放的增加。

文献中可以在文献中找到对燃烧系统设计考虑的综述[3489][3490]

k因子。用于优化DI柴油燃烧系统的重要参数是参与燃烧过程的可用空气的比例[734][3489]。计算为活塞碗体积与间隙体积的比率计算的K系数是可用于燃烧的空气比例的近似衡量标准。减少发动机位移导致相对k因子的降低,因此燃烧行为劣化的趋势。对于给定的位移和恒定的压缩比,通过选择更长的行程可以提高K因子。用于发动机的钻孔到行程的选择可以受到K因子考虑的影响和其他几个因素,包括:发动机包装,端口和阀门等。一个特别的关键问题在于设定最大的钻孔比率是非常具有挑战性的气缸盖封装,需要每个气缸设计,以及具有中心位的注射器的共轨燃料喷射系统。由于包括水冷,气缸盖,气缸头部保持螺栓,进气和排气口,喷射器,发光塞,阀门,阀杆,阀门凹槽和阀座,以及诸如这些等的许多段落以及其他通道用于某些设计中的废气再循环[735]

打开与再参赛燃烧室。现代直喷式柴油发动机中的燃烧室可以指定为打开或重新进入。如果活塞中的碗的顶部开口直径小于最大碗直径的直径小,则它是一个重入碗。这些碗有“唇”。如果没有唇部,它是一个开放式燃烧​​室[3490]

燃烧碗的类型

墨西哥帽子碗

柴油发动机燃烧室,带有“墨西哥帽”碗,也称为“黑塞尔曼”室,因为至少20世纪20年代以来已知[3126]。在重热碗变得更加重要之前,通常使用这些开放式燃烧​​室直到1990年重型发动机。图1说明了这种类型的碗的一般形状。注意外周的直边[3127]。这种燃烧室形状旨在用于相对高级的注射正时值的是碗含有大部分燃烧气体。它不适合延迟注射时间策略。

[原理图]
图1。墨西哥帽燃烧碗

图2将烟灰排放量与包括墨西哥帽子碗的多个碗进行比较。注意,一些替代的几何腔室(再参赛者碗)在所示的发动机条件下提供更好的烟灰氧化。本研究中,碗形状对较高发动机速度的影响较小[3128]

[图表]
图2.。燃烧碗形状对烟灰排放的影响

1690 rpm,409厘米3./圆环,14.5°BTDC注塑正时,低负荷(〜250 KPA BMEP)。
燃烧室尺寸为mm。

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