CY4102直噴式柴油機(jī)燃燒過程的仿真研究.pdf

1、由于石油資源的短缺、石油價(jià)格的不斷上漲以及日益嚴(yán)格的排放法規(guī)的限制，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和降低排放性成為內(nèi)燃機(jī)研究領(lǐng)域的重要課題。柴油機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于汽油機(jī)20％～30％，發(fā)展速度呈現(xiàn)快速增長態(tài)勢(shì)，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(duì)柴油機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性有決定性的影響，因此提高柴油機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性以及降低排放主要應(yīng)圍繞改善缸內(nèi)燃燒過程進(jìn)行。
　　 目前，柴油機(jī)缸內(nèi)燃燒過程的研究

2、方法主要有實(shí)驗(yàn)法和計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬法。由于實(shí)驗(yàn)法固有的缺點(diǎn)，其已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代柴油機(jī)的設(shè)計(jì)要求。近幾十年，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和計(jì)算流體力學(xué)等相關(guān)學(xué)科的發(fā)展，采用計(jì)算機(jī)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(dòng)機(jī)整體性能測試，而且可以再現(xiàn)缸內(nèi)流體的運(yùn)動(dòng)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(jìn)展?fàn)顩r、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(dāng)今對(duì)缸內(nèi)燃燒過程進(jìn)行深入研究必不可少的手段。針

3、對(duì)燃油噴射過程中的噴油提前角和噴孔錐角兩個(gè)因素，本文應(yīng)用三維CFD仿真軟件AVL FIRE對(duì)CY4102直噴式柴油機(jī)的燃燒過程進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算。首先建立該機(jī)燃燒室的幾何模型和數(shù)學(xué)模型，采用原機(jī)中燃油噴射系統(tǒng)的參數(shù)，仿真模擬了該柴油機(jī)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(duì)燃燒過程的影響。
　　 計(jì)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(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角均有前

4、移趨勢(shì)，同時(shí)氮氧化合物（NOx）的排放增加，碳煙（Soot）的排放減低；噴油始點(diǎn)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(rèn)為噴油始點(diǎn)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(shí)，分析原機(jī)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(dǎo)致Soot排放的增加，因此有必要進(jìn)一步分析噴孔錐角對(duì)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(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)