引燃柴油喷射时刻对缸内直喷天然气燃烧的影响.pdf

《引燃柴油喷射时刻对缸内直喷天然气燃烧的影响.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第4期(总第207期)车用发动机No．4(SerialNo．207)2013年8月VEHICLEENGINEAug．2013引燃柴油喷射时刻对缸内直喷天然气燃烧的影响高莹，李晓晓，姜在先。，曹志浩，张蕾。，葛迪，刘鹏，李书华(1．吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室，吉林长春130022；2．中国重型汽车集团有限公司，山东济南250002；3．大众一汽发动机有限公司，吉林长春130000；4．卡特彼勒技术研发中心无锡分公司，江苏无锡214112)摘要：应用三维数值仿真技术，通过改变微引燃柴油的喷射时刻，对柴油微引燃缸内直喷天然气发动机的燃烧过程进行

2、了模拟。结果表明，保持微引燃柴油及天然气两者的喷射时间间隔及喷射持续期不变，则微引燃柴油喷射时刻越靠后，天然气燃烧过程越远离上止点，燃烧等容度越差，缸内压力和温度的峰值越低，喷油时刻每推后2。，缸内压力峰值约降低7．4，温度峰值约降低3，N0的排放减少，炭烟排放基本不受影响。关键词：微引燃；缸内直喷；天然气发动机；数值模拟DOI：10．3969／j．issn．1OO1-2222．2013．04．013中图分类号：TK431文献标志码：B文章编号：1001—2222(2013)04—0060—06天然气因储量大、价格低，现已广泛用作汽车替且它们均匀周

3、向分布在喷射器前端，喷气孔与喷油代燃料，然而由于受到爆震的限制，天然气发动机热孔夹角为0。，因此只建立了1／6燃烧室的几何模型。效率比传统燃料发动机低]。为此，国外提出高压燃烧室几何模型见图1，发动机为四冲程直列6缸直喷(HighPressureDirectInjection，HPDI)技术，增压发动机，缸径129mm，行程155mm，排量即压缩冲程后期往缸内喷入少量柴油之后，再高压12．1L，压缩比16．56。喷人天然气，用柴油燃烧产生的高温将随后喷入的天然气点燃，使天然气主要进行扩散燃烧，从而可以提高压缩比，进而提高热效率，排放也可以得到改善]

4、。目前为止，关于柴油微引燃缸内直喷天然气发动机，国外通过试验和模拟对影响燃烧特性的参数作了研究，如喷射压力、喷射时刻、喷射间隔角、喷孔个数与布置方式、EGR及这些参数在不同工况下的综合设置卅；受试验条件限制，国内多利用仿真手段且只对部分影响因素进行了模拟研究。本研究图1活塞在上止点时的几何模型即是通过三维数值模拟研究微引燃柴油的喷射时刻把燃烧室的CAD几何模型导入ICEM—CFD对发动机燃烧特性的影响。中，因该燃烧室模型比较复杂，为了保证圆弧区域及小平台区域的网格质量，用该软件中特有的O—grid1网格的建立砍块功能将燃烧室分块划分成结构化六面体网

5、格，在本研究中不考虑进排气过程，只模拟缸内压最终所得到的网格数量为45981个，最小网格尺寸缩、燃料喷射、燃烧过程，因此计算区域就只包括燃为0．18mm，图2示出燃烧室静网格划分效果。烧室和气缸这两部分。因随着活塞运动气缸部分网格在不断变化，因在Pro／E软件中根据发动机燃烧室参数建立此在Star—CD中生成了气缸部分网格后，通过动网了活塞在上止点时燃烧室的三维几何模型，由于本格程序来精确控制模拟过程中网格的激活与消隐。研究中所用的喷射器喷气孔数与喷油孔数均为6，为了细化余隙部分的网格，该部分设置了2层高度收稿日期：201304—11；修回日期：2

6、013-0606作者简介：高莹(1972一)，女，教授，研究方向为内燃机工作过程仿真与控制；1320536140@qq．corn。通讯作者：曹志浩(1988)，男，硕士，主要研究方向为汽车动力系统仿真与控制；caozhi—hao@126．com。2013年8月高莹，等：引燃柴油喷射时刻对缸内直喷天然气燃烧的影响分别为0．8和0．3的网格，而气缸部分其他处网格表1模拟参数及工况高度均为1．5。最后得到的计算模型见图3。转速／r·rain1200涡流比1．3喷油定时／(。)346，348，350，352，355喷油持续期／(。)1喷气定时与喷油定时间隔

7、角为6。喷气持续期／(。)1O喷油量／mg·循环2图2燃烧室网格图3计算模型喷气压力／MPa21柴油喷射方向65。(喷射方向和气缸中心轴线夹角)2计算初始条件和边界条件天然气喷射方向60。(喷射方向和气缸中心轴线夹角)2．1初始条件4．1微引燃柴油喷射时刻对缸内压力和温度的影响本研究重点模拟的是缸内燃料的喷射、混合与在本研究中保持微引燃柴油与天然气两者的喷燃烧过程，所以设定模拟从进气上止点后180。开射持续期不变，喷射时间间隔不变。图5与图6分始，此时缸内压力与温度分别取P一0．1MPa，T一别示出不同喷油时刻下缸内压力和温度的变化。由300K，到

8、压缩上止点后60。结束。模拟过程中没有图可知，微引燃柴油喷射时刻越推后，缸内压力和温涉及到进排气过程，缸内初始流场状态以涡