基于汽油直喷发动机反应机理的缸内积炭形成过程仿真分析



基于汽油直喷发动机反应机理的缸内积炭形成过程仿真分析

3D计算流体动力学（CFD）仿真已经形成了利用详细反应机理来获得IFP发动机和光学汽油缸内直喷发动机的燃烧和排放方式。将缸内积炭容积率的仿真结果与Pires da Cruz等人的试验数据进行了对比。发动机在低负荷下运行且测试过程中有运行条件的参数变化包括喷射时间、进气温度和进气口的燃料添加。整个循环的仿真过程包括进排气口、节气门和活塞位置的变化。在Forte CFD软件中用自动划分网格形成了笛卡尔坐标下的网格。用一个包括230个种类和1740个反应确定详细的燃烧机理来建立燃料的替代燃烧和排放模型。积炭的预测运用了一个新的7步积炭模型以及详细燃烧机理。仿真过程能够获得所有测试的燃烧定向。不同曲柄角的缸内积炭容积率计算的对比与这些测量的数据符合较好。仿真重现了缸内积炭的位置和合理的趋势。

汽油直喷发动机（GDI发动机）比传统进气口燃油喷射发动机的效率更高。GDI发动机对于不同发动机载荷下燃油喷射定时可变系统提供了更好的控制。此外，在控制排放尤其是积炭方面存在许多挑战。随着排放法规趋于更加严格，掌握缸内积炭形成机理的重要性突显，其对设计和优化清洁发动机有所帮助。针对GDI发动机已经提出了很多不同的控制策略，并应用了喷雾导向点火技术，如燃油喷射直接对火花塞喷射后出现火花即开始燃烧。Pires Da Cruz等人在IFP发动机中建立了单缸汽油火花点火光学发动机来研究积炭的形成。在不同曲柄角度下，利用平面激光感应热量和激光消光技术测量了燃烧相位和缸内积炭量，同时改变不同发动机的运行工况来观察缸内积炭的形成。

Chitralkumar V. Naik et al. SAE 2014-01-1135.

编译：张利丹