462汽油机形状因子m值对燃烧过程影响

山西中北大学机械与动力工程学院 赵世峰 董小瑞 王艳华 吉文博

1 引言

随着现代工业的发展，汽车已经成为人们生产生活不可或缺的工具，但是随之而来的是全球能源危机和环境污染的日益加剧[1]。发动机作为汽车的心脏，是汽车动力的主要来源，同时也是造成环境问题的重要组成部分，因此有必要对发动机进行深入研究，在追求动力性的同时达到节能减排的效果[2-3]。

2 462汽油机BOOST模型的建立

2.1 发动机相关参数

表1 发动机主要参数

2.2 BOOST发动机模型的建立

图1 BOOST模型图

图1 为建立的BOOST模型图，其中参数选择中，Species Transport选择的是Classic，而不是General。而发动机转速是指曲轴转速，本文是稳态模拟，故发动机转速设置为定值。计算模式有两种：Single calculation和Animation。前者用于发动机单一运行点的计算，后者为循环计算提供用BOOST后处理器制作的结果动画展示的一种特殊输出方式。气体性质有可变的、混合不变的、不变的三种。本次采用可变气体性质，这意味着系统任意位置气体性质取决于真实气体组分、真实压力和真实温度。

3 仿真结果分析

Vibe函数的形状参数m值主要决定该函数形状，通过对测得的放热曲线用最小二乘法得到形状参数，反映了燃烧过程中有效活化中心相对密度随时间而变化的特性参数，它可以确定燃烧过程进展的性质，所以称为燃烧品质指数；同时在燃烧速度曲线dx/dφ上，形状参数m值的变化描绘出燃烧速度曲线形状的变化，所以又称为形状参数或形状系数。

下面是本文用数值模拟的方法，对形状参数m值做了更深入的研究。

图2 燃烧过程形状参数m对最大压力升高率的影响

从图2可以看出，形状参数m值和最大压力升高率呈负相关。形状参数m 值增大，则其初期放热量减小，压力升高率减小，燃烧柔和；若形状参数m 值减小，则初期放热量较多，压力升高率较大，工作粗暴。

下面三张图表说明了形状参数m值对燃烧放热率的影响：

图3 m=1.4时的燃烧放热率

图4 m=1.5时的燃烧放热率

图5 m=1.6时的燃烧放热率

将图3、4、5对比可以发现，形状参数m值并不改变燃烧始点、燃烧持续时期，只是影响燃烧放热率曲线的形状，m值越大，最大放热率点、燃烧中心离压缩上止点越远，初期放热率也越慢。

4 总结

本文基于AVL公司的BOOST软件对462汽油机的燃烧过程进行了研究，建立了零维燃烧模型，并对形状参数m值进行数值模拟，运行得到的结果比较符合理论预测，所以建立的模型和实际燃烧过程匹配较好。

[1]钟春敏.内燃机燃烧过程数学模拟的研究现状及其发展[J].武汉：湖北大学学报，2004（6）:P1～4.

[2]李岳林,袁翔,曾昭茂,徐小林.汽油机燃烧过程的数值模拟[J].长沙：长沙交通大学学报,1999(3).P54～55.

[3]李岳林,张雨,万力,沈文,郭晓汾.汽油机多区燃烧模型的建立及应用研究[J].内燃机工程，2002(3):P64～70.