点燃式CNG发动机燃烧过程研究.pdfVIP

第6期(总第172期) 车 用 发 动 机 No．6(Serial No．172) 2007年12月 VEHICLE ENGINE Dec．2007 点燃式CNG发动机燃烧过程研究 王忠恕 ，刘忠长 ，窦慧莉 ，吴晓云。 (1．吉林大学汽车工程学院内燃机工程系，吉林长春 130022； 2．中国第一汽车集团技术中心，吉林 长春 130000；3．晋柴机械制造有限公司职工培训中心，山西 大同 O37O36) 摘要：利用混合气形成和燃烧三维模型建立了针对cA6SE1__”21N增压点燃式CNG发动机的数值模拟研究 平台，并对模型进行了试验验证，同时研究了该发动机混合气形成和燃烧的缸内微观变化历程。验证结果表明， CNG发动机混合气形成及燃烧过程的数值模拟结果和试验结果吻合较好，所选模型适合对CNG发动机进行模拟 分析。模拟结果表明，缸内混合气形成可分为大幅度掺混和弱流动混合两个阶段；采用螺旋进气道与平缸盖时，在 压缩后期逐渐形成强涡流、低滚流的刚性涡；点火时刻缸内混合气呈上稀下浓的分布，不利于提高点火稳定性和火 焰传播速度。 关键词：天然气发动机；混合气；燃烧过程；数值模拟 中图分类号：TK411．71 文献标志码：B 文章编号：1001—2222(2007)06—0005—07 随着世界能源问题的出现及排放法规的日益严 用性，曲轴连杆机构、冷却系统、润滑系统等基本结 格，世界各国在开发发动机新技术的同时加强了对 构保持不变，气缸体、气缸盖仅做局部改进，其主要 替代燃料的研究，天然气(NG)以其丰富的储量及地 技术参数见表1。计算所用的燃烧室形状如图1所示。 域分布优势而成为最有前途的车用代用燃料，压缩 表1 CA6SE1--21N发动机主要技术参数 天然气(CNG)发动机得以深入研究和发展_】 ]。 技术参数 指标 在工程实际中，有许多问题是无法通过实际运 缸径／mm 106 行来加以研究的，如果采用计算机模拟，则可在抽象 行程／mm 125 的模型上反复进行模拟研究，从而解决试验难以解 总排量／I 6．62 决的问题l_3。。j。 压缩比 12．o 对点燃式CNG发动机的缸内混合气形成及燃 标定功率／kW 155 烧过程进行数值模拟，能够减少试验次数、完善试验 标定转速／r·rain 2 300 方法并指导试验进行，提供试验无法提供的信息，节 最大扭矩／N·m 700 省研究开发费用；缸内CFD可以提供详尽的微观参 最大扭矩转速／r·rain 1 400 数，如通过对湍流动能、混合气浓度场、温度场分析， 涡前排温／℃ ≤680 可找到提高发动机性能的参数_6。]。目前，国内外对 排放水平 欧 Ⅲ(ESC) 点燃式CNG发动机的研究不是很多，本研究利用 商业流体分析软件STAR—CD建立了针对点燃式 CNG发动机的缸内混合气形成及燃烧过程的研究 平台，并对典型工况进行了模拟研究。 1 试验装置 本模拟研究针对CA6SE1--21N进气道喷射点 燃式CNG发动机进行，此发动机是在CA6DE1— 21柴油机基础上开发的，尽量保持与原机零部件通