稀燃快燃点火系研发的试验研究.pdf

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第 4期(总第 164期) 车用发动机 (Serial )
2006年 8月 VEHlCLEENGlNE
· 性能研究·
G发动机燃烧稳定性的数值模拟研究
虞育松,李国岫,刘建英
(北京交通大学机电学院动力工程系,北京 100044)
摘要:利用三维燃烧模型对稀 G发动机的燃烧过程进行数值模拟,研究在引入过量空气系数的循环变
动情况下,G发动机燃烧循环变动程度的影响。通过对比计算和试验结果,验证了模型的可
靠性,并且分析了燃烧过程中不同时刻下的缸内温度分布情况。根据多个循环的计算结果,定量分析了发动机转
速对燃烧循环变动的影响,转速的提高将使燃烧循环变动减弱。计算还得出,转速的改变对燃烧循环变动的影响
程度大于对燃烧峰值压力均值的影响。
关键词:CNG发动机;稀薄燃烧;燃烧循环变动;三维燃烧模型
中图分类号:TK431 文献标志码:B 文章编号:1001-2222(2006)04-0006—04
随着世界各国对能源和环境这两大社会问题的这一问题。本研究首次尝试利用三维燃烧模型,引
日益重视以及人们对汽车更高的燃油经济性和更低入 Sher模型[2 来模拟初始火核的形成,建立火核发
的污染物排放目标的不断追求,近几年稀 G 展时期的能量守恒方程(考虑火核向极柱的传热)来
发动机的发展十分迅速。但是燃烧循环变动作为点求解火核的热力学参数,以建立更加符合实际情况
燃式发动机的普遍燃烧特性,很大程度上制约了的燃烧模型。通过 G发动机燃烧过程的数值
CNG发动机在经济性、排放性及工作稳定性方面的计算,分析在过量空气系数( )的循环变动一定的
性能提升,限制 G发动机的推广和使用。因情况下,发动机的运行参数及燃烧室形状对燃烧循
此,CNG发动机燃烧循环变动的研究具有非常重要环变动的影响程度。
的现实意义。 1 燃烧循环变动计算模型
燃烧循环变动产生的根本原因是由循环间的当
量比和缸内湍流场的随机波动引起的¨]。燃烧循环对 KIVA一3多维燃烧模拟软件进行改进,在
变动研究的重点是各个因素如何导致和影响燃烧循原始模型的基础上增加 G燃烧模型、初始火
核形成与发展模型等,开展稀 G发动机燃烧
环变动,其影响程度如何。
循环变动三维数值模拟研究。
通过试验手段直接测量各个循环的当量比和湍
初始火核的形成模型
流参数很困难,尤其是缸内湍动能的测量对试验设
极柱间的可燃混合气被火花塞放电强迫点燃,
备要求很高;试验过程中,无法做到每循环只改变其
火花塞的放电过程非常复杂,由于从放电开始到初
中某一变量而保持其他变量与上一循环完全一致,
期火核形成的时间非常短,只有 10~S,故模型假定
故无法分析各个因素对于燃烧循环变动的影响率,
放电开始的瞬间初始火核形成。根据 Sher模型,击
也就很难对燃烧循环变动产生的机理做深入研究。
穿阶段产生的初始火核温度(Ti)和直径(di)可以
数值模拟计算借助数学模型能很容易地引入循
表示为
环变动因素,但现阶段对燃烧循环变动的数值模拟
研究都是采用准维燃烧模型,不能真实地反映缸内 Ti:=:『专( )+lIT。, ,
各参数空间分