直喷汽油机燃烧系统的优化.pdf

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1、刘义佳姜志永许会磊梁燕茹张明：直喷汽油机燃烧系统的优化11直喷汽油机燃烧系统的优化OptimizingforCombustionSystemofGasolineDirectiveInjectionEngine刘义佳姜志永许会磊梁燕茹张明(长城汽车股份有限公司)[摘要]针对B机型燃烧系统的开发过程，分别从进气道、缸盖燃烧室、活塞燃烧室及喷油器方面进行优化分析，分别选择出一种最佳方案，对优化后的方案进行计算验证，最终确定出B机型燃烧系统的方案。[关键字]燃烧系统；进气道；燃烧室；喷油器Abstract：Thispaperindicatesaprocessofdevelopingcomb

2、ustionsystemofBtypeengine．Togetaprobablecombustionsystem，itisnecessarytooptimizesomekeypartsincludingintakeports，combus-tionchambercomprisedcylinderheadandpiston，injectorsandSOon．Basedoneveryabovepart，thebetterschemecouldbeoptimizedrespectively．Finally，confirmthesechosenschemesbycalculationtoo

3、ls，itobtainsthebestschemeofcombustionsystem．Keyword：combustionsystem，intakeport，combustionchamber，injector．日益严峻的能源和环境问题使得人们在追求车用汽油机良好动力性的同时对其油漆的燃油经济性和排放提出愈来愈高的要求⋯。缸内直接喷射被视为是即可提高热效率又能改善排气污染的最有前途的方案之一㈦j，与普通均质燃烧的汽油机相比，直喷式汽油机缸内混合气浓度分布是不均匀的，所以其点火及火焰传播过程与普通汽油机有很大的不同，其点火的可靠与否是各种直喷式汽油机成功的最关键因素”1。发动机缸内

4、燃油雾化结构的形成及其稳定性对混合气准备过程和后续的燃烧过程起着关键性作用H。，燃烧过程的发生很难控制，因此改善燃烧主要通过合理组织缸内气流运动[5j，汽油机燃烧系统的开发直接决定着发动机的经济型，进气道、缸盖燃烧室、活塞燃烧室及喷油策略的相互选配，合理组织压缩上止点附近的气流运动，对于改善燃烧过程，进而提高发动机的动力性、经济性及降低排放具有决定性的作用‘6-。本文结合一款直列四缸直喷汽油机的燃烧系统开发过程，总结出了一套汽油机燃烧系统的优化方法。1计算工况点选取及喷雾模型的校核1)计算工况点的选取计算工况点共选取3个，其中部分负荷选取常用工况点2000rpm／2bar进行分析，

5、主要考察油耗特性。全负荷根据图(1)的外特性曲线选取低速最大扭矩点1500rpm／WOT和高速6000rpm／WOT，1500rpm／WOT进行缸内爆震预测，考察爆震倾向，6000rpm／WOT考察火花塞处速度、湍动能分布。扭矩厂’＼／、、r10∞2咖，咖“瑚5咖60∞图I外特性曲线1)喷雾模型的校核1．喷油器选配转速12内燃机与配件2016年第5期考虑缸径及减小机油稀释发生的倾向，按照博世匹配喷油器的原则，30。～400BTDC位置保证油束能够落在活塞凹坑内，气门升程最大时尽量减小打湿气门。2．喷雾标定为了得到合适的喷雾模型，需要对喷雾进行标定。采用FIRE软件中的CVI多参数优

6、化方法，对喷雾进行标定。喷油压力参考相似机型的试验数据(表2)，喷雾图像(图2)，贯穿距(图3)，喷油器再不同喷油压力和喷油背压下1．5ms喷雾贯穿距离为70mm，通过查找喷油器相关数据库，对T喷油器进行喷雾标定。表2喷油压力l-1-．况2000rpm／2bar1500rpm／WOT6000rpm／WOTl喷油压力6MP810MPa15MPa／一．一目口*一f1000100015sf一}喷雾贯穿距3．燃烧模型的校核燃烧模型的校核参考相似机型试验数据，采用DVI多参数优化方法对点火时刻进行调整，保证全负荷最大爆发压力不超过限值，1500rpm／WOT爆压限值为90bar，6000rp

7、m／WOT爆压限值为105bar，部分负荷爆压出现在12—15。ATDC，图4为6000rpm／WOT工况下的点火时刻调整过程。4．计算结果图5为各工况下的瞬态滚流比，2000rpm／2bar工况由于气门升程曲线包角较小，进气持续期较短，因此进气流速较大，所以进气过程中滚流比比较高，但由于气门关闭饺子，因此气门关闭后滚流缸压(Pa)幽4点火时刻侧整衰减较快，图6为各工况下的湍动能，6000rpm／WOT工况由于发动机转速较高，进气速度较高，因此其湍动能最大。图7为各工