PDF《低压空气辅助缸内直喷汽油机工作过程仿真 س》

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9 国家高技术研究发展计划(

8 6 3计划) 资助项目(

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4 ) 和天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室资助项目 作者简介:胡春明, 研究员, 主要从事内燃机电控技术的应用研究, E m a i l :c m h u @t j u . e d u . c n 引言 与传统的气道喷射汽油机相比, 缸内直喷汽油 机( G D I ) 在改善燃油经济性、 动力输出和冷起动 H C 排放等方面体现出了较为明显的优势, 已成为车用 汽油机发展的主流 方向[

1 ] .而 两者 的主要 区别在 于混合气的形成策略不同, G D I 汽油机直接将燃油 喷入缸内, 燃油在缸内雾化、 蒸发, 最终在点火时刻 形成适当浓度的可燃混合气, 因此, 缸内混合气形成 情况对 G D I 汽油机的燃烧过程及排放水平具有决 定性的影响.如何进行燃烧室结构的优化设计和缸 内流场的有效组织, 使得点火时刻在缸内形成良好 的混合气, 是GDI汽油机燃烧系统研发的关键技术 之一[

2 ] . 传统的发动机工作过程研究主要依靠试验, 很 难直接获取缸内流场的详尽信息[

3 ] , 而当前日渐成 熟的数值模拟技术为深入了解缸内直喷汽油机的工 作过程创造了有利条件, 因而成为发动机燃烧系统 开发的有效手段[

4 ] .本文以 A V L公司的三维计算 软件 F I R E为平台, 对一款自主研发的

1 2L低压空 气辅助缸内直喷汽油机的工作过程进行瞬态数值计 算, 着重分析直喷汽油机的混合气形成及燃烧特性, 为燃烧系统的设计优化提供依据.

1 三维数值计算模型

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1 计算对象 研究对象为一款

1 2L低压空气辅助缸内直喷 汽油机, 图 1为气道及燃烧室结构, 缸盖上布置了一 个低压空气辅助喷油器和两个火花塞.采用双火花 塞同时点火, 一方面可以提高着火概率, 另一方面有 利于缩短火焰传播距离, 抑制爆震[

5 ] .图 1中 A A 为通过两个火花塞间隙连线的纵截面, B B 、 C C 为通过火花塞

1 、 2间隙并与截面 A A垂直的纵截面. 图2为燃烧室截面 A A的剖视图, 显示了喷油器和火 花塞安装位置.发动机主要技术参数见表

1 . 图1气道及燃烧室结构 F i g .

1 S t r u c t u r eo f p o r t s a n dc h a m b e r 图2喷油器和火花塞安装位置示意图 F i g .

2 I n s t a l l a t i o nl o c a t i o nd i a g r a m o f i n j e c t o r a n ds p a r kp l u g s

1 . 喷油器

2 . 火花塞

1 3 . 火花塞

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2 网格划分及求解器设置 计算采用 A V L公司的 F I R E软件, 对进气、 压缩 和膨胀 3个行程进行了仿真模拟, 为了减少计算量, 在进排气门关闭时刻分别省略了进排气道流域.定 义排气上止点为

3 6

0 ° C A , 压缩上止点为

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0 ° C A , 仿表1发动机主要参数 T a b ........