EGR柴油机HCCI燃烧模拟与分析.pdf

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1、第39卷第4期2010年8月小型内燃机与摩托车SMALLINTERNALCOMBUSTIONENGINEANDMOTORCYCLEV01．39No．4Aug．2010EGR柴油机HCCI燃烧模拟与分析唐智熊锐周伟文刘芳(广东工业大学机电工程学院广东广州510006)摘要：通过AVLBoost建立了柴油机HCCI燃烧模型，研究不同EGR率和压缩比对HCCI燃烧过程的影响情况。运用数学分析方法进行优化，获得HCCI柴油机平稳工作相应的EGR率和压缩比组合数据。关键词：AVLBoostEGR率压缩比数值模拟HCCI柴油机中图分类号：TK421．2文献标识码：A文章编号：1671—

2、0630(2010)04-0045—04SimulationandAnal3"tboutESimulationandAnalysisaboutt⋯iectOfIEGRonHCCIDieselEngineTangZhi，XiongRui，ZhouWeiwen，LiuFang。FacultyofElectromechanicalEngineering，GuangdongUniversityofTechnology(Guangzhou，Guangdong，510006，China)Abstract：ThispaperpresentsasimulationmodelaboutHCC

3、IcombustiononaHCCIdieselenginethatisset—upthroughAVLBoost．Accordingtotheresultofsimulation，theeffectoncombustionofdifferentEGRratioandcompressedratioisresearched．AndthesuitableEGRratioandcompressedratioforthisHCCIdieselen—sinealecomputed．Keywords：AVLboost，EGRratio，Compressionratio，Mathemat

4、icsimulation，HCCIdieselengine引言均质充量压缩燃烧(HCCI)是一种结合了预混合燃烧和低温燃烧的新型燃烧技术。由于在进气和压缩过程中所形成的均匀混合气在上止点附近被压燃，燃烧在气缸内多点同时进行，并无明显的火焰前锋，燃烧性质主要受到化学动力学的影响，燃烧室内的流动对其影响则非常小⋯。混合气燃烧均匀，热负荷较低，不存在点火式燃烧的局部高温反应。然而，HCCI在柴油机上的实现还存在一定的难度，主要体现在对均匀混合气的制备和燃烧着火预测和控制上旧J。HCCI发动机的着火时刻是通过受混合气温度、压力、组分等因素影响的化学动力学进行控制的，控制原理复杂[3

5、．4】。在柴油机上应用排气再循环(EGR)，能有效地控制缸内混合气的初始温度、压力、氧浓度等参数，从而实现对燃烧的控制，因此EGR技术成为解决柴油机HCCI燃烧问题的一个有效途径”J。本文通过在AVLBoost上建立的柴油机HCCI燃烧模型，研究分析了EGR率与压缩比对柴油机燃烧性能的影响，以寻找较为合适的EGR率和压缩比配合。1柴油机模型的建立本文模拟计算所用的柴油机的基本参数如表l所示。该柴油机的部分循环废气在排气管直接引出，并作者简介：唐智(1983一)，男，在读硕士，主要研究方向为汽车节能与排放控制。46小型内燃机与摩托车第39卷引入进气管，有利于维持循环废气较高的

6、压力同时保护了中冷器不受循环废气的污染，柴油机的模型如图1所示。循环废气的流量和流速通过改变废气循环管道与进、排气管道间的角度和调节Restriction元件的流量系数进行控制。表1柴油机模拟计算所用的基本参数型式直列双缸、中冷标定功率／kW28标定转速／(r·min。1)2000缸径／mm85压缩比可调(14～19)总排量／mL999图1柴油机Boost模型图柴油机的传热选用Woschni1978㈧模型进行计算。对于柴油机的燃烧放热模型，使用由罗伟欢等提出的分段韦伯函数吲对燃烧放热率进行描述：塑一d9式中：Q为燃烧放热量；妒为曲轴转角；m为燃烧质量系数；c，、c：分别为低

7、温燃烧放热和主燃烧放热的燃料燃烧参数；Q91、Q口分别为两阶段的放热量；妒。。、妒：。分别为低温燃烧放热阶段的燃烧起始角和燃烧持续期；妒小9正分别为主燃烧放热阶段的燃烧起始角和燃烧持续期。2模拟计算与分析模拟计算中，设定柴油机转速为2000r·rain一，计算步长为0．5。CA，计算长度为15循环周期。循环废气能够影响混合气的温度及组分，影响燃烧放热率曲线并进而影响柴油机气缸内压力和温度。在压缩比一定，进行不同EGR率下柴油机燃烧的模拟计算时，得到柴油机缸内压力与温度随不同EGR率变化的关系如图2所示。击，℃Aa缸