基于流體動(dòng)力學(xué)模型的直噴汽油機(jī)碳煙形成過(guò)程研究

?

基于流體動(dòng)力學(xué)模型的直噴汽油機(jī)碳煙形成過(guò)程研究

直噴汽油機(jī)（GDI發(fā)動(dòng)機(jī)）部分負(fù)荷熱效率可以達(dá)到40%，這能與柴油機(jī)相媲美。然而，GDI發(fā)動(dòng)機(jī)存在危險(xiǎn)超細(xì)顆粒物，因此其長(zhǎng)期可持續(xù)性應(yīng)用在很大程度上取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)及燃燒過(guò)程的進(jìn)一步改善。

介紹了在均勻計(jì)量模式下GDI發(fā)動(dòng)機(jī)完整周期流體力學(xué)（CFD）模型的初步發(fā)展。研究是在部分負(fù)荷運(yùn)行條件下進(jìn)行的，在進(jìn)氣行程噴射初期，保證發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷不變，在3個(gè)轉(zhuǎn)速條件下進(jìn)行研究。使用試驗(yàn)臺(tái)和高壓噴油器的成像數(shù)據(jù)對(duì)噴霧模型進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。燃燒試驗(yàn)數(shù)據(jù)也可以用于校準(zhǔn)。

發(fā)動(dòng)機(jī)煙塵粒子數(shù)密度的測(cè)量是本研究的重點(diǎn)，旨在探討部分負(fù)荷運(yùn)行條件下碳煙生成的潛在因素。

在固定發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷條件下，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的提高，先進(jìn)燃油噴射系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)燃油空氣混合比的長(zhǎng)時(shí)間實(shí)時(shí)ECU控制，但會(huì)導(dǎo)致液膜的形成，這是燃燒過(guò)程中煙塵形成的來(lái)源。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的提高，在點(diǎn)火時(shí)刻混合物表現(xiàn)出更好的性能，在燃油燃燒開(kāi)始后的混合過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)新的分層，發(fā)動(dòng)機(jī)在高轉(zhuǎn)速下出現(xiàn)燃燒峰值溫度，導(dǎo)致煙塵成核速率增大，這也是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較高時(shí)顆粒物密度增加的原因。

今后將重點(diǎn)研究更加全面的建模方法，進(jìn)而來(lái)擴(kuò)大發(fā)動(dòng)機(jī)的工作范圍。

Fabrizio Bonatesta et al.SAE 2014-01-2569.

編譯：王維