缸内滚流对废气再循环汽油机性能影响的计算研究.pdf

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1、第1期(总第210期)车用发动机No．1(Seria1No．210)2014年2月VEHICIEENGINEFeb．2014缸内滚流对废气再循环汽油机性能影响的计算研究韩林沛，洪伟，杨俊伟。，杨万里，解方喜，苏岩(1_吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室，吉林长春130025；2．奇瑞汽车股份有限公司，安徽芜湖241009)摘要：以某款1．8L汽油机为研究对象，利用CFD模拟软件FIRE研究了缸内滚流对引入EGR后发动机燃烧和排放特性的影响，并进一步分析了点火正时与滚流比的优化匹配和不同气流初始旋转位置

2、的性能对比。计算结果表明：从燃烧的角度，高滚流比气流运动可以促进燃烧，弥补废气带来的燃烧损失，滚流比为2．5时相比无滚流工况可以将5，15，25EGR率下9O燃油燃烧期分别缩短31．0，31．7和34．8；加强缸内滚流可以降低废气再循环汽油机的HC排放，但同时也会增加NOx排放；不同滚流比下的最大平均指示压力对应不同的点火角，并且在5EGR率工况低滚流运动反而平均指示压力值更高；不同初始滚流旋转位置并不能保持很长的曲轴转角，旋转中心会很快向燃烧室中心转移，对燃烧特性影响不大。关键词：汽油机；滚流比；废气

3、再循环；燃烧；排放；点火正时DOI：10．3969／j．issn．1001—2222．2014．O1．008中图分类号：TK412文献标志码：B文章编号：1001—2222(2014)010038—07废气再循环(EGR)技术凭借其清洁高效、容易不同气流运动对发动机性能的影响，因此只计算了实现的特点，已成为改善发动机性能和排放的重要不带气道的燃烧室模型，通过初始条件设置缸内的技术途径。近年来，随着发动机技术的发展和节能气流运动状态，然后根据计算结果反过来指导进气减排的要求，汽油机使用EGR的比例也逐渐增

4、大。道的设计。因为只研究缸内气流运动对发动机性能汽油机EGR不仅可以减少中小负荷时发动机循环的影响，不考虑燃油混合不均的因素，所以假设在进的泵气损失，还可以降低大负荷时末端}昆合气的自气下止点(180。曲轴转角)以后缸内的燃油混合都是燃概率，从而可提高几何压缩比，改善燃油经济性。均质的。然而，EGR率的增大势必会影响发动机的正常燃烧从下止点开始，到516。曲轴转角排气门开启时过程，降低火焰传播速度，增加未燃HC排放，因此刻结束，分别计算不同滚流运动对汽油机在5，发动机只有在一定的EGR率范围内才能获得正

5、收l5，25EGR率下的燃烧和排放特性的影响，并益]。对不同滚流状态的点火正时作了优化分析，最后对汽油机一般为滚流气道，合适的缸内滚流运动比分析了滚流旋转中心位置对发动机性能的影响。可以促进油气混合，改善燃烧和排放特性，减少循环1．2滚流比定义变动。为研究缸内滚流对EGR汽油机性能的影缸内滚流状态的不同表现为滚流旋转轴线不同响，利用商业软件AVLFIRE对1台4气门汽油机和同一轴线滚流比不同，其中旋转轴线位置可以通在不同EGR率和不同缸内滚流运动工况下的燃烧过计算软件的初始状态设置，而滚流比定义为实际和

6、排放特性进行了仿真计算。流体的角动量与参考角动量之比，即1计算方案∑D'I尺T一_一。1．1方案设计27c2对于固定形状的气道，其在某一转速和负荷下_5iT'ii产生的缸内气流运动状态是固定不变的，无法研究式中：R为滚流比；为第i个网格单元的质量；收稿日期：2013-08—29；修回日期：201401-12基金项目：“863”国家高技术研究发展计划资助项目(2012AA1¨702)；国家自然科学基金资助项目(51276080，51206059)作者简介：韩林沛(1988一)，男，博士，研究方向为发动机节

7、能技术体系开发；hanlinpei1988@126．corn。通讯作者：苏岩(1974一)，男，副教授，研究方向为发动机节能技术体系开发；suyan@jlu．edu．cn。2014年2月韩林沛，等：缸内滚流对废气再循环汽油机性能影响的计算研究为第i个网格单元的速度；为第i个网格单元处半径为3mm，点火持续期为0．3ms，缸内混合气初的径向半径；n为发动机转速。计算过程中为方便始温度和初始压力分别为293．15K和0．1MPa，初表示不同滚流比下的角动量，重新定义滚流比为始湍动能计算值为52m。／s，湍流

8、长度计算值为RT一f／。0．005，而滚流比和滚流旋转轴线位置以及初始式中：为滚流旋转轴旋转速度；叫为发动机转速。EGR质量分数，根据不同的计算工况设置。2．3数学模型2CFD模型的建立边界值计算采用镜面对称Mirror，导数的计算2．1计算网格采用最小二乘法LeastSq．Fit，壁处理采用复合壁以某排量1．8L汽油机为研究对象，建立了其函数Hybridwallfunction，可以修正近壁处的湍动计算网格模型，发动机具体参数见表1。能，