引燃柴油喷射时刻对缸内直喷天然气燃烧影响.pdf

第 4期 (总第 207期) 车 用 发 动 机 No．4(SerialNo．207) 2013年 8月 VEHICLE ENGINE Aug．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 ]。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—grid 1 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