缸內(nèi)直噴發(fā)動機(jī)的燃燒模擬及爆震預(yù)測.pdf

1、缸內(nèi)直噴(GDI)發(fā)動機(jī)在功率和扭矩方面的卓越性能,以及在降低油耗和污染物排放方面的巨大優(yōu)勢,使其成為發(fā)動機(jī)研發(fā)中的一項重大課題。然而缸內(nèi)直噴機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性的提高一直受到爆震的限制。避免爆震首先要優(yōu)化燃燒,因此本文以CFD缸內(nèi)仿真模擬計算的方法,通過仿真缸內(nèi)燃燒過程,分析直噴汽油機(jī)燃燒相關(guān)參變量與燃燒以及爆震的關(guān)系,對影響直噴汽油機(jī)缸內(nèi)燃燒和爆震的主要因素作出評價。
　　在一款自主試制成功的單缸低壓空氣輔助直噴實驗樣機(jī)試驗臺架上,利

2、用發(fā)動機(jī)缸壓采集系統(tǒng)開展直噴發(fā)動機(jī)燃燒分析試驗研究,以獲得的缸壓曲線對直噴發(fā)動機(jī)缸內(nèi)燃燒仿真模型進(jìn)行模型驗證。
　　利用驗證后的計算模型,針對正常燃燒和爆震燃燒兩種工況點進(jìn)行仿真,根據(jù)輸出的三維結(jié)果分析兩種工況的燃燒過程,精確到具體位置和時刻的相關(guān)參數(shù)對燃燒火焰的影響:在大點火提前角的爆震工況中,火焰面密度的傳播剛開始與火焰速率的傳播同步,后期逐漸滯后于火焰速率的傳播,缸內(nèi)的火焰并非完全沿著火焰鋒面掃過的方向傳播,在火焰面掃過燃燒

3、室所有面積前,燃燒火焰已經(jīng)在整個燃燒室內(nèi)發(fā)生,所以爆震發(fā)生。正常燃燒對比爆震的燃燒,由于點火提前角推遲,火焰發(fā)展也相應(yīng)推遲。燃燒并非集中在壓縮上止點區(qū),燃燒過程更加平穩(wěn)。
　　引入爆震預(yù)測性參量——爆震因子的概念,從不同角度分析壓縮上止點時的爆震因子與當(dāng)量比、缸內(nèi)溫度以及燃燒室的結(jié)構(gòu)的關(guān)系:
　　1.當(dāng)量比接近1時,混合氣是最容易被點燃的,相應(yīng)的,也容易發(fā)生自燃;
　　2.在壓縮上止點時,燃燒室內(nèi)的溫度場分布是以兩火花

4、塞為中心輻射狀逐漸降低的,爆震因子在缸內(nèi)溫度較高的區(qū)域較高;
　　3.爆震因子的分布與燃燒室內(nèi)結(jié)構(gòu)聯(lián)系緊密,在結(jié)構(gòu)復(fù)雜區(qū)域包括比較狹窄、尖銳的位置以及燃燒室靠近排氣門邊緣,都有較高的分布;
　　4.減小點火提前角可抑制爆震的發(fā)生,將點火時刻由13°CA BTDC改為6° CA BTDC之后的三維結(jié)果與之前對比發(fā)現(xiàn),爆震因子最大值減小了6倍以上。
　　爆震因子的絕對值是一個相對性的概念,方便在不同工況,不同空間范圍內(nèi)進(jìn)行