两种凹坑径比柴油机燃烧室的缸内过程分析.pdf

STAR 2015  中国用户大会论文集 两种凹坑径比柴油机燃烧室的缸内过程分析 1 胡芳 ，赵伟，金华玉，陈海娥 （中国第一汽车股份有限公司技术中心，长春 130011） (Tel: 0431 Email: hufang@) 摘要：本文利用三维数值仿真软件 STAR-CD 对两种凹坑径比柴油机燃烧室的缸内过程进行了分析，研究了 1465r/min 全负荷工况下两种燃烧室内的混合气形成过程、燃烧放热规律和排放物生成规律。结果表明：在所研究工况下两种 凹坑径比燃烧室在混合气形成方面的差异导致了各自空气利用率的不同，进而影响缸内的燃烧放热，使得缸内温度 和压力发生变化，有害排放物 NOx 和 Soot 也会受到凹坑径比带来的变化而展现出不同的生成历程。 关键词：凹坑径比、燃烧室、柴油机、缸内过程 0 前言 在汽车技术向节能减排方向发展的今天，以高压共轨喷射系统为基础的车用柴油机向轻量化、 小型化和高速化发展已成为必然趋势[1] 。对于中小型车用柴油机而言，由于其缸径小，燃烧空间小， 为了配合高压共轨喷射技术需要燃烧室结构设计向有利于合理分配燃油、快速形成混合气方向发展 [2] [3] 。凹坑径比是燃烧室设计中的一个重要参数 ，本文中凹坑径比定义为燃烧室凹坑直径与发动机 缸径之比，该参数对合理组织缸内燃油和空气进行混合，提高燃烧效率和降低排放污染物非常重要。 因此，总结燃烧室凹坑径比对高压共轨柴油机燃烧室内燃烧和排放的影响规律显的尤为重要。为此， 本文以一台 3.8L 高压共轨柴油机为模型，设计了两种不同凹坑径比燃烧室，利用 STAR-CD 软件对 这两种凹坑径比燃烧室内的混合气形成、燃烧放热和排放物生成规律进行了数值分析。 1 数值分析情况说明 1.1 模拟样机介绍 模拟柴油机的基本参数如表1所示 表1 模拟柴油机基本参数表 项目 参数 发动机型式 直列、4 缸、四冲程、四气门、水冷、增压中冷 喷射系统 高压共轨 排量/L 3.8 压缩比 17 缸径×冲程/mm 98×126 连杆长度/mm 197.5 涡流比 1.5 1.2 燃烧室设计及模型网格说明 1.2.1 燃烧室设计 本次研究中设计的两种凹坑径比燃烧室的压缩比和燃烧室容积保持一致，将凹坑径比较小的燃 烧室定义为窄深型燃烧室，将凹坑径比较大的燃烧室定义为宽浅型燃烧室。如表 2 所示，本文中凹 坑径比定义为：凹坑径比= 凹坑直径D/缸径 Dc ，具体的燃烧室设计参数和评价参数如表2 所示。 1中国第一汽车股份有限公司技术中心，发动机部性能开发室，E-mail ：hufang@ STAR 2015  中国用户大会论文集 表2 燃烧室参数 燃烧室 形状 缸径 Dc （mm ） 凹坑直径D （mm ） 凹坑径比 窄深型燃烧室 98 61 0.622