均质直喷汽油机喷油起始角对低转速下缸内油气混合过程的影响

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1、均质直喷汽油机喷油起始角对低转速下缸内油气混合过程的影响丁宁(同济大学汽车学院，上海201804)高卫民陈明(上海汽车集团股份有限公司，上海201804)【摘要】为深入研究低转速下均质直喷汽油机喷油起始角对缸内油气混合过程的影响，选择1500r／min全负荷工况，利用STAR—CD软件对比分析了4个不同喷油起始角条件下发动机缸内的油气混合过程。【Abstract】InordertostudytherelationshipbetweenSOI(StartofInjector)andmixtureprocessabouthomogeneousGDIenginesinlows

2、peed，1500r／minfullloadworkconditionisselected．Then，STAR-CDsoftwareisusedtocomparativelyanalyzefourdifferentconditionsofmixtureprocess．【关键词】直喷汽油机喷油起始角油气混合汽车doi：10．3969／j．issn．1007-4554．2011．06．03过程是一个气液两相流问题。本文在用CFD方法0引言进行数值仿真时，采用的是欧拉一拉格朗日(Eule—rian．Lagrangian)描述方法。该方法将缸内的气体均质直喷汽油机具有瞬态响应性

3、好，控制精视为连续相，借助于湍流模型和壁面函数对Navi—度高、冷启动排放少、与其它新技术配合使用容易er—Stokes方程进行求解，而将液体喷雾视为离散等技术优点，同时又避免了分层燃烧直喷汽油机相。燃油液滴(Drops)被认为是三维空间里独立排放后处理困难的问题，目前正是国内外汽车公的质量点，其运动轨迹和运动速度通过拉格朗日司和国内各大高校研究的热点J。对于均质直方法进行描述。两相之间的相互作用是通过动喷汽油机的燃油喷射过程，喷油起始角是其重要量、能量和质量的交换来实现的。表1为软件中的可调参数，它的变化将直接影响着缸内的油气计算模型的设置。其中初次破碎模型是基于Re

4、itz混合、缸壁的机油稀释等问题。因此，用CFD的方与广安博之等人的相关理论采用FORTRAN语言法从三维瞬态角度来研究喷油起始角对缸内油气进行了二次开发。混合的影响对于均质直喷汽油机的深入研究具有十分重要的理论和工程意义。2发动机基本参数及网格模型1计算模型的设置本文所研究的均质直喷汽油机为直列4缸、非增压水冷、电控共轨、多孔中心喷射型汽油机，均质直喷汽油机缸内的燃油喷射、油气混合其基本参数如表2所示。多孔式喷油器孑L径为收稿日期：2011—04—11上海汽车2011．06·13-表1计算模型设置表3研究方案项目类型项目方案1方案2方案3方案4湍流模型标准，c．高雷诺

5、数湍流模型转速(r／min)15001500l5001500壁面函数标准壁面函数负荷全负荷全负荷全负荷全负荷初次破碎模型二次开发空燃比l3l3l313二次破碎模型Reitz．Diwaker模型循环喷射量(mg)47．947．947．947．9碰壁模型蒸发模型喷油起始角(。CA)380420460500数值计算方法PISO算法喷油持续期(。CA)27．327．327．327．3点火时刻(。CA)7157157l57l50．183mm，喷孔数为6个；燃烧室为浅盆型。该发动机燃烧系统下止点位置三维网格模型如图1所所示。初始缸内的湍动能为0．1m2／s，对应的耗示，在该位置网格

6、总数为558980。散率为0．002。表4计算初始条件表2发动机基本参数项目温度(K)压力(MPa)类型参数类型参数缸盖400，型式直列四缸压缩比12缸壁393，排量(L)2．4最大转速(r／rain)65oo活塞500，缸径(mm)91最大扭矩(Nm)246进气道3420．099冲程(mm)92排气道7600．098气缸8490．098燃油340l54仿真结果及分析4．1缸内的油气分布气缸油气分布分析截面示意图见图2。图1燃烧系统三维网格模型(BDC)■一3研究方案及计算初始条件3．1研究方案本文选择了1500r／min全负荷工况，对380。CA、420。CA、460

7、。CA和500。CA等4组不同的(b)正视图喷油起始角条件下缸内油气混合的瞬态过程进行图2气缸分析截面示意图了数值研究，具体的研究方案设置如表3所示。3．2计算初始条件众所周知，一款发动机的动力性、燃油经济性本文三维缸内计算的研究范围主要是均质直和排放性能在很大程度上取决于缸内的燃烧过喷汽油机的进气、压缩冲程，即从进气门打开开始程。均质直喷汽油机为了获得较好的燃烧、排放到压缩上止点结束。1500r／min全负荷工况下，效果，希望气缸内工质能够按照化学当量比来混进气门为335。CA打开。计算的初始条件如表4合，而且分布尽可能均匀。但是在实际