基于ptc材料的喷油器喷雾研究

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1、1.绪论1.1.选题的意义内燃机自诞生以来，由于其高的热效率、良好的适应性以及宽广的功率范围等特点，已广泛应用于国民经济的各个领域和国防部门，它所发出的总功率占全世界所有动力装置总功率的90％，但同时也是环境的最大污染源之一[1]。内燃机有分柴油机和汽油机两种。相比较而言，柴油机比汽油机有更好的经济性，其热效率可达45%，是当今各种动力机械中热效率最高的一种。此外，柴油机可靠性好，有害排放物总体比汽油机低。先进的柴油机即便不采用任何机外处理措施，其有害气体的排放量也可以达到带有三元催化反应器并采用闭环控制系

2、统的汽油机的排放指标。这些优点使得柴油机被选为各种运输工具的动力源。船舶动力装置中，使用柴油机作为动力的占95%以上，在车用范围内，装甲车辆几乎都用柴油机作为动力，并且己逐步进入小客车的使用领域。我国的车用内燃机也逐渐向着柴油机化这一趋势发展[2-3]。随着柴油机应用领域的不断扩大，也同时带来了一系列问题。能源危机、排放和噪声日益为人们所重视，尤其是对排放的呼声越来越高。现在全世界每年生产上千万台柴油机，大约有一半装在公路交通车上，目前全球车辆保有量己超过7亿辆。美国大气中82%的CO，98%的NOx和58

3、%的HC来自汽车排出的废气。在日本，99%的CO，98%的NOx和36%的HC来自汽车排放[4-6]。世界各国对机动车排污控制高度重视，相继以不同的方式制定了控制汽车污染物的法规和标准。欧美日等发达国家，纷纷制定日趋严格的内燃机排放法规，平均每3、4年就要更新一次，并且将今后几年要推出的新法规的预案提前公布。苛刻的排放法规在这些国家得以认真贯彻，他们的内燃机行业也在不断研究降低排放的新技术，并迅速地应用到产品上去。美国、日本及欧洲各国认识到汽车发动机是城市空气污染的主要来源，从六十年代起相继制定了车用发动机

4、的排放污染物控制标准[7]。所以柴油机性能的研究，一直是以低油耗、低排放和高比功率为目标，在未来的柴油机发展中，降低排放，特别是减少氮氧化物和颗粒排放，提高燃油经济性仍占据着重要位置，是今后一段时间内的发展目标。目前低速柴油机的油耗率己达到150~160g/Kwh，高速柴油机也能达到200g/Kwh左右的水平。柴油机的喷油压力达到140~160MPa，而且有不断提高的趋势。发动机的排放指标的发展趋势在最近十年NOx平均要下降50%，而颗粒排放要下降到现在的10%~20%的水平。所以在这样的背景下，为了最大限

5、度地满足对柴油机动力性、经济性和排放要求，就要求对柴油机的冷启动过程加以研究和改进[8-11]。为了解决柴油机的冷启动问题，国内外学者进行了深入的研究，对冷启动过程中的着火、燃烧及其影响因素的研究取得了可喜的成果。研究表明：柴油机可靠起动必须具备三个基本条件：一是燃油与空气混合成一定数量的可燃混合气体；二是可燃混合气达到一定的温度：三是着火温度的保持时间必须足够长。影响柴油机可靠起动的因素主要有：环境温度、进气温度、压缩比和燃烧室形状、可燃混合气的数量和质量、柴油机的瞬时转速、残余废气成分和温度、漏气损失和

6、传热损失等。在此基础上人们提出了改善冷起动性能的多种措施(如增加压缩比和提高进气温度、进排气节流、安装电热塞、轨式引燃塞、采用电控多段喷油系统、提高十六烷值和采用添加剂、加入辅助燃料等)。试验结果表明，增大压缩比和提高进气温度，是改善柴油机冷起动性能和减少起动时出现蓝、白烟最有效的措施。就柴油的温度而言，依我国目前的实际情况，内燃机的冷启动排放仍然较高，不能满足越来越低的排放标准的要求。燃油温度不仅对改善柴油机燃烧和排放有着明显的影响,而且对燃油系统的性能也有较大的影响。因此如何有效、实用的提高柴油温度就有

7、了非常实际的意义。本课题就柴油温度对燃油系统性能的影响进行研究。这对改善冷启动性能，进而改善发动机的燃烧和排放有很重要的意义。1.1.国内外研究现状1.1.1.柴油机冷启动的国内外研究状况由于柴油机冷起动性能的重要性，许多科技工作者对其进行了大量的基础和试验研究。20世纪50年代末，A.E.W.Austen和W.T.Lyn[12]通过测量柴油机冷启动时气缸内的温度和压力，得出了着火因素与压力、温度以及准备着火时间有关的着火规律，建立了一个能反映着火延迟和冷启动的相互关系的简单着火模型。深泽用化学的方法探讨了

8、柴油机冷启动时的着火机理，他通过排气分析，提出了冷启动时的燃烧是一种“低温域的燃烧模型”的设想，并指出燃烧室内燃料在压缩行程中的焰前反应能促进着火。E.Mayer[13]采用直径为0.0008英寸(0.02mm)的热电偶测量出不同发动机压缩循环(不着火循环)的最高温度，他指出，最高压缩温度随启动时间和转速而增加，S.W.Jorgensen等对测量技术深入讨论后也得到了类似的试验数据。R.Phatak和T.Naka