CY4102直噴式柴油機燃燒過程的仿真研究.pdf

1、由于石油資源的短缺、石油價格的不斷上漲以及日益嚴格的排放法規(guī)的限制，提高發(fā)動機的經(jīng)濟性和降低排放性成為內(nèi)燃機研究領(lǐng)域的重要課題。柴油機的燃油經(jīng)濟性優(yōu)于汽油機20％～30％，發(fā)展速度呈現(xiàn)快速增長態(tài)勢，但是其較高的氮氧化合物NOx和顆粒PM排放成為制約柴油發(fā)展的瓶頸。缸內(nèi)燃燒過程對柴油機的動力性、經(jīng)濟性和排放性有決定性的影響，因此提高柴油機的燃油經(jīng)濟性以及降低排放主要應(yīng)圍繞改善缸內(nèi)燃燒過程進行。
　　 目前，柴油機缸內(nèi)燃燒過程的研究

2、方法主要有實驗法和計算機數(shù)值模擬法。由于實驗法固有的缺點，其已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代柴油機的設(shè)計要求。近幾十年，隨著計算機技術(shù)和計算流體力學等相關(guān)學科的發(fā)展，采用計算機數(shù)值模擬法研究缸內(nèi)燃燒過程成為一種新的重要手段。數(shù)值模擬法不僅可以用于發(fā)動機整體性能測試，而且可以再現(xiàn)缸內(nèi)流體的運動過程、湍流參數(shù)的變化、燃油粒子的空間分布、燃燒過程的進展狀況、傳熱過程以及缸內(nèi)溫度場的分布等。因此，數(shù)值模擬法已成為當今對缸內(nèi)燃燒過程進行深入研究必不可少的手段。針

3、對燃油噴射過程中的噴油提前角和噴孔錐角兩個因素，本文應(yīng)用三維CFD仿真軟件AVL FIRE對CY4102直噴式柴油機的燃燒過程進行了數(shù)值模擬計算。首先建立該機燃燒室的幾何模型和數(shù)學模型，采用原機中燃油噴射系統(tǒng)的參數(shù)，仿真模擬了該柴油機燃燒過程；在此基礎(chǔ)上，分別仿真模擬不同噴油提前角和不同噴孔錐角對燃燒過程的影響。
　　 計算結(jié)果表面：隨著噴油提前角的增大，滯燃期變長，最高平均溫度、壓力和放熱率峰值均增大，且其對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角均有前

4、移趨勢，同時氮氧化合物（NOx）的排放增加，碳煙（Soot）的排放減低；噴油始點處燃燒室速度場和柴油濃度場隨曲軸轉(zhuǎn)角的變化不明顯，分析認為噴油始點燃燒室中最高平均溫度和壓力是影響燃燒過程的主要因素；同時，分析原機燃燒室中的柴油濃度場的分布，發(fā)現(xiàn)在該噴孔錐角下燃燒室底部的燃油濃度較高，該區(qū)域可能導致Soot排放的增加，因此有必要進一步分析噴孔錐角對燃燒過程的影響。隨著噴孔錐角的增大，最高平均溫度、壓力和放熱率峰值均增大，但是其對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)