液態(tài)LPG缸內(nèi)直接噴射發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣形成過程的數(shù)值模擬.pdf

1、液化石油氣(LPG)因其良好的經(jīng)濟(jì)性和低污染排放已成為優(yōu)良的汽車代用燃料之一。目前LPG液態(tài)噴射發(fā)動(dòng)機(jī)幾乎都采用預(yù)混合均質(zhì)燃燒方式，造成發(fā)動(dòng)機(jī)在部分負(fù)荷工況下燃料經(jīng)濟(jì)性較差。采用稀薄燃燒方式可顯著提高部分負(fù)荷經(jīng)濟(jì)性，但LPG與汽油燃料的物理化學(xué)性質(zhì)有很大的不同，這就決定了在LPG發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用稀薄燃燒技術(shù)時(shí)，其與普通汽油發(fā)動(dòng)機(jī)具有不同的混合氣形成過程。而混合氣形成過程對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性以及排放特性等性能有著重要的影響，特別是對(duì)于組織燃燒過

2、程有決定性影響。因此，研究掌握混合氣的形成特性對(duì)優(yōu)化燃燒和排放性能具有重要的意義。為此本文采用數(shù)值解析的方法考察了分層稀薄燃燒液態(tài)LPG噴射發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射、噴霧的壁面反射以及氣缸內(nèi)燃料-空氣混合等一系列過程。 液態(tài)LPG的物化性質(zhì)決定了噴射時(shí)將產(chǎn)生閃急沸騰現(xiàn)象，閃急沸騰發(fā)生時(shí)，在液體內(nèi)部生成的大量氣泡對(duì)燃料的霧化、蒸發(fā)具有非常重要的影響?，F(xiàn)有的通用CFD軟件FIRE內(nèi)不具備描述復(fù)雜氣泡生成現(xiàn)象的數(shù)學(xué)模型，因此本文對(duì)使用的FIR

3、E軟件的噴霧模型中的蒸發(fā)方程、碰壁方程等進(jìn)行了修正后，由User Function(用戶自定義函數(shù))添加到FIRE軟件中，數(shù)值解析了液態(tài)LPG的噴霧發(fā)展過程，并且與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較，驗(yàn)證了計(jì)算方法的可行性。 在上文的基礎(chǔ)上，分別詳細(xì)考察了屋脊型活塞頂燃燒室和凹坑型活塞頂燃燒室在部分負(fù)荷工況下采用壓縮過程中后期噴射措施時(shí)的混合氣形成過程。對(duì)于屋脊型活塞頂燃燒室，采用了壁面引導(dǎo)。這種引導(dǎo)方式的火花塞布置在氣缸中心，噴油器與火花塞相距較遠(yuǎn)

4、，并利用特殊的活塞屋脊形狀配合氣體滾流運(yùn)動(dòng)，將燃油噴霧導(dǎo)向火花塞并在火花塞周圍形成合適濃度的混合氣。對(duì)于凹坑型活塞頂式燃燒室，采用了噴霧引導(dǎo)。這種引導(dǎo)方式一般將噴油器布置于氣缸中心，而火花塞位于燃油噴束的邊緣。噴霧引導(dǎo)的特點(diǎn)是火花塞周圍容易形成較濃的混合氣，同時(shí)采用強(qiáng)的渦流和滾流作用來(lái)保持分層混合氣的穩(wěn)定性。結(jié)果表明，在部分負(fù)荷時(shí)，由于進(jìn)氣滾流的作用，具有兩種不同形狀活塞頂?shù)娜紵以诮咏鼔嚎s終了時(shí)，缸內(nèi)混合氣都能呈明顯分層構(gòu)造。在火花塞