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《引燃柴油噴射時刻對缸內(nèi)直噴天然氣燃燒的影響》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、第4期(總第207期)車用發(fā)動機No．4(SerialNo．207)2013年8月VEHICLEENGINEAug．2013引燃柴油噴射時刻對缸內(nèi)直噴天然氣燃燒的影響高瑩，李曉曉，姜在先。，曹志浩，張蕾。，葛迪，劉鵬，李書華(1．吉林大學(xué)汽車仿真與控制國家重點實驗室，吉林長春130022；2．中國重型汽車集團有限公司，山東濟南250002；3．大眾一汽發(fā)動機有限公司，吉林長春130000；4．卡特彼勒技術(shù)研發(fā)中心無錫分公司，江蘇無錫214112)摘要：應(yīng)用三維數(shù)值仿真技術(shù)，通過改變微引燃柴油的噴射時刻，對柴油微引燃缸內(nèi)直噴天然氣
2、發(fā)動機的燃燒過程進(jìn)行了模擬。結(jié)果表明，保持微引燃柴油及天然氣兩者的噴射時間間隔及噴射持續(xù)期不變，則微引燃柴油噴射時刻越靠后，天然氣燃燒過程越遠(yuǎn)離上止點，燃燒等容度越差，缸內(nèi)壓力和溫度的峰值越低，噴油時刻每推后2。，缸內(nèi)壓力峰值約降低7．4，溫度峰值約降低3，N0的排放減少，炭煙排放基本不受影響。關(guān)鍵詞：微引燃；缸內(nèi)直噴；天然氣發(fā)動機；數(shù)值模擬DOI：10．3969／j．issn．1OO1-2222．2013．04．013中圖分類號：TK431文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B文章編號：1001—2222(2013)04—0060—06天然氣因儲量大
3、、價格低，現(xiàn)已廣泛用作汽車替且它們均勻周向分布在噴射器前端，噴氣孔與噴油代燃料，然而由于受到爆震的限制，天然氣發(fā)動機熱孔夾角為0。，因此只建立了1／6燃燒室的幾何模型。效率比傳統(tǒng)燃料發(fā)動機低]。為此，國外提出高壓燃燒室?guī)缀文Ｐ鸵妶D1，發(fā)動機為四沖程直列6缸直噴(HighPressureDirectInjection，HPDI)技術(shù)，增壓發(fā)動機，缸徑129mm，行程155mm，排量即壓縮沖程后期往缸內(nèi)噴入少量柴油之后，再高壓12．1L，壓縮比16．56。噴人天然氣，用柴油燃燒產(chǎn)生的高溫將隨后噴入的天然氣點燃，使天然氣主要進(jìn)行擴散燃
4、燒，從而可以提高壓縮比，進(jìn)而提高熱效率，排放也可以得到改善]。目前為止，關(guān)于柴油微引燃缸內(nèi)直噴天然氣發(fā)動機，國外通過試驗和模擬對影響燃燒特性的參數(shù)作了研究，如噴射壓力、噴射時刻、噴射間隔角、噴孔個數(shù)與布置方式、EGR及這些參數(shù)在不同工況下的綜合設(shè)置卅；受試驗條件限制，國內(nèi)多利用仿真手段且只對部分影響因素進(jìn)行了模擬研究。本研究圖1活塞在上止點時的幾何模型即是通過三維數(shù)值模擬研究微引燃柴油的噴射時刻把燃燒室的CAD幾何模型導(dǎo)入ICEM—CFD對發(fā)動機燃燒特性的影響。中，因該燃燒室模型比較復(fù)雜，為了保證圓弧區(qū)域及小平臺區(qū)域的網(wǎng)格質(zhì)量，
5、用該軟件中特有的O—grid1網(wǎng)格的建立砍塊功能將燃燒室分塊劃分成結(jié)構(gòu)化六面體網(wǎng)格，在本研究中不考慮進(jìn)排氣過程，只模擬缸內(nèi)壓最終所得到的網(wǎng)格數(shù)量為45981個，最小網(wǎng)格尺寸縮、燃料噴射、燃燒過程，因此計算區(qū)域就只包括燃為0．18mm，圖2示出燃燒室靜網(wǎng)格劃分效果。燒室和氣缸這兩部分。因隨著活塞運動氣缸部分網(wǎng)格在不斷變化，因在Pro／E軟件中根據(jù)發(fā)動機燃燒室參數(shù)建立此在Star—CD中生成了氣缸部分網(wǎng)格后，通過動網(wǎng)了活塞在上止點時燃燒室的三維幾何模型，由于本格程序來精確控制模擬過程中網(wǎng)格的激活與消隱。研究中所用的噴射器噴氣孔數(shù)與噴
6、油孔數(shù)均為6，為了細(xì)化余隙部分的網(wǎng)格，該部分設(shè)置了2層高度收稿日期：201304—11；修回日期：2013-0606作者簡介：高瑩(1972一)，女，教授，研究方向為內(nèi)燃機工作過程仿真與控制；1320536140@qq．corn。通訊作者：曹志浩(1988)，男，碩士，主要研究方向為汽車動力系統(tǒng)仿真與控制；caozhi—hao@126．com。2013年8月高瑩，等：引燃柴油噴射時刻對缸內(nèi)直噴天然氣燃燒的影響分別為0．8和0．3的網(wǎng)格，而氣缸部分其他處網(wǎng)格表1模擬參數(shù)及工況高度均為1．5。最后得到的計算模型見圖3。轉(zhuǎn)速／r·ra
7、in1200渦流比1．3噴油定時／(。)346，348，350，352，355噴油持續(xù)期／(。)1噴氣定時與噴油定時間隔角為6。噴氣持續(xù)期／(。)1O噴油量／mg·循環(huán)2圖2燃燒室網(wǎng)格圖3計算模型噴氣壓力／MPa21柴油噴射方向65。(噴射方向和氣缸中心軸線夾角)2計算初始條件和邊界條件天然氣噴射方向60。(噴射方向和氣缸中心軸線夾角)2．1初始條件4．1微引燃柴油噴射時刻對缸內(nèi)壓力和溫度的影響本研究重點模擬的是缸內(nèi)燃料的噴射、混合與在本研究中保持微引燃柴油與天然氣兩者的噴燃燒過程，所以設(shè)定模擬從進(jìn)氣上止點后180。開射持續(xù)期不
8、變，噴射時間間隔不變。圖5與圖6分始，此時缸內(nèi)壓力與溫度分別取P一0．1MPa，T一別示出不同噴油時刻下缸內(nèi)壓力和溫度的變化。由300K，到壓縮上止點后60。結(jié)束。模擬過程中沒有圖可知，微引燃柴油噴射時刻越推后，缸內(nèi)壓力和溫涉及到進(jìn)排氣過程，缸內(nèi)初始流場狀態(tài)以渦
