HCCI汽油機燃燒預測模型的開發

HCCI汽油機燃燒預測模型的開發

在汽油機上采用均質充量壓燃（HCCI）的燃燒模式具有低循環波動率、低燃油消耗量和低排放等優點。已經證明，在新歐洲標準駕駛循環（NEDC）工況下，汽油機采用HCCI燃燒模式能夠減少15%的燃油消耗。HCCI汽油機的設計和開發一般是通過試驗來不斷調整汽油機設計參數，以獲得實現汽油機最優設計參數的取值。若能開發出HCCI汽油機的燃燒預測模型，則可以通過仿真的方法進行HCCI汽油機的設計和開發，從而縮短開發周期、降低開發成本。

利用德國戴姆勒汽車公司所開發M272DEHCCI汽油機的試驗數據進行燃燒預測模型開發。由于HCCI汽油機缸內燃燒過程十分復雜，無法建立預測缸內燃燒過程的化學反應方程，因而采用了唯象理論，對HCCI汽油機缸內燃燒表現出的物理現象進行分析，構建缸內燃燒的唯象模型。所構建的HCCI汽油機燃燒預測模型包含兩部分：一部分是將缸內點燃過程表示為一系列自燃過程的總和；另一部分是將自燃后的燃燒過程表示為層流-湍流火焰傳播模型。模型第一部分的關鍵是點火延遲的計算，該計算主要借助阿倫尼烏斯（Arrhenius）方程實現。同時，采用污染正態分布對缸內熱分布不均勻性進行描述，用來表示氣缸缸壁溫度對缸壁附近可燃混合氣形成的影響。模型第二部分采用修正的夾帶模型描述HCCI燃燒模式下燃燒的邊界條件。對邊界處的燃燒采用層流火焰傳播模型表示，非邊界處的燃燒則采用湍流火焰傳播模型表示。利用試驗測量的數據對燃燒預測模型進行驗證，結果顯示該模型具有較高的預測精度，且所需要的計算時間較少。因而，該預測模型不僅可用于HCCI汽油機的設計和開發過程中，而且可用于HCCI汽油機控制策略的開發過程中。

Mahir Tim Keskin et al. SAE2016-01-0569.

編譯：王祥