基于汽油直噴發(fā)動(dòng)機(jī)反應(yīng)機(jī)理的缸內(nèi)積炭形成過程仿真分析

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基于汽油直噴發(fā)動(dòng)機(jī)反應(yīng)機(jī)理的缸內(nèi)積炭形成過程仿真分析

3D計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD）仿真已經(jīng)形成了利用詳細(xì)反應(yīng)機(jī)理來獲得IFP發(fā)動(dòng)機(jī)和光學(xué)汽油缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒和排放方式。將缸內(nèi)積炭容積率的仿真結(jié)果與Pires da Cruz等人的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比。發(fā)動(dòng)機(jī)在低負(fù)荷下運(yùn)行且測(cè)試過程中有運(yùn)行條件的參數(shù)變化包括噴射時(shí)間、進(jìn)氣溫度和進(jìn)氣口的燃料添加。整個(gè)循環(huán)的仿真過程包括進(jìn)排氣口、節(jié)氣門和活塞位置的變化。在Forte CFD軟件中用自動(dòng)劃分網(wǎng)格形成了笛卡爾坐標(biāo)下的網(wǎng)格。用一個(gè)包括230個(gè)種類和1740個(gè)反應(yīng)確定詳細(xì)的燃燒機(jī)理來建立燃料的替代燃燒和排放模型。積炭的預(yù)測(cè)運(yùn)用了一個(gè)新的7步積炭模型以及詳細(xì)燃燒機(jī)理。仿真過程能夠獲得所有測(cè)試的燃燒定向。不同曲柄角的缸內(nèi)積炭容積率計(jì)算的對(duì)比與這些測(cè)量的數(shù)據(jù)符合較好。仿真重現(xiàn)了缸內(nèi)積炭的位置和合理的趨勢(shì)。

汽油直噴發(fā)動(dòng)機(jī)（GDI發(fā)動(dòng)機(jī)）比傳統(tǒng)進(jìn)氣口燃油噴射發(fā)動(dòng)機(jī)的效率更高。GDI發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)于不同發(fā)動(dòng)機(jī)載荷下燃油噴射定時(shí)可變系統(tǒng)提供了更好的控制。此外，在控制排放尤其是積炭方面存在許多挑戰(zhàn)。隨著排放法規(guī)趨于更加嚴(yán)格，掌握缸內(nèi)積炭形成機(jī)理的重要性突顯，其對(duì)設(shè)計(jì)和優(yōu)化清潔發(fā)動(dòng)機(jī)有所幫助。針對(duì)GDI發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)提出了很多不同的控制策略，并應(yīng)用了噴霧導(dǎo)向點(diǎn)火技術(shù)，如燃油噴射直接對(duì)火花塞噴射后出現(xiàn)火花即開始燃燒。Pires Da Cruz等人在IFP發(fā)動(dòng)機(jī)中建立了單缸汽油火花點(diǎn)火光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)來研究積炭的形成。在不同曲柄角度下，利用平面激光感應(yīng)熱量和激光消光技術(shù)測(cè)量了燃燒相位和缸內(nèi)積炭量，同時(shí)改變不同發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行工況來觀察缸內(nèi)積炭的形成。

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

編譯：張利丹