基于汽油直噴發動機反應機理的缸內積炭形成過程仿真分析

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基于汽油直噴發動機反應機理的缸內積炭形成過程仿真分析

3D計算流體動力學（CFD）仿真已經形成了利用詳細反應機理來獲得IFP發動機和光學汽油缸內直噴發動機的燃燒和排放方式。將缸內積炭容積率的仿真結果與Pires da Cruz等人的試驗數據進行了對比。發動機在低負荷下運行且測試過程中有運行條件的參數變化包括噴射時間、進氣溫度和進氣口的燃料添加。整個循環的仿真過程包括進排氣口、節氣門和活塞位置的變化。在Forte CFD軟件中用自動劃分網格形成了笛卡爾坐標下的網格。用一個包括230個種類和1740個反應確定詳細的燃燒機理來建立燃料的替代燃燒和排放模型。積炭的預測運用了一個新的7步積炭模型以及詳細燃燒機理。仿真過程能夠獲得所有測試的燃燒定向。不同曲柄角的缸內積炭容積率計算的對比與這些測量的數據符合較好。仿真重現了缸內積炭的位置和合理的趨勢。

汽油直噴發動機（GDI發動機）比傳統進氣口燃油噴射發動機的效率更高。GDI發動機對于不同發動機載荷下燃油噴射定時可變系統提供了更好的控制。此外，在控制排放尤其是積炭方面存在許多挑戰。隨著排放法規趨于更加嚴格，掌握缸內積炭形成機理的重要性突顯，其對設計和優化清潔發動機有所幫助。針對GDI發動機已經提出了很多不同的控制策略，并應用了噴霧導向點火技術，如燃油噴射直接對火花塞噴射后出現火花即開始燃燒。Pires Da Cruz等人在IFP發動機中建立了單缸汽油火花點火光學發動機來研究積炭的形成。在不同曲柄角度下，利用平面激光感應熱量和激光消光技術測量了燃燒相位和缸內積炭量，同時改變不同發動機的運行工況來觀察缸內積炭的形成。

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

編譯：張利丹