液態(tài)LPG缸內(nèi)直接噴射發(fā)動機混合氣形成過程的數(shù)值模擬.pdf

1、液化石油氣(LPG)因其良好的經(jīng)濟性和低污染排放已成為優(yōu)良的汽車代用燃料之一。目前LPG液態(tài)噴射發(fā)動機幾乎都采用預混合均質(zhì)燃燒方式，造成發(fā)動機在部分負荷工況下燃料經(jīng)濟性較差。采用稀薄燃燒方式可顯著提高部分負荷經(jīng)濟性，但LPG與汽油燃料的物理化學性質(zhì)有很大的不同，這就決定了在LPG發(fā)動機上應用稀薄燃燒技術時，其與普通汽油發(fā)動機具有不同的混合氣形成過程。而混合氣形成過程對于發(fā)動機的動力性以及排放特性等性能有著重要的影響，特別是對于組織燃燒過

2、程有決定性影響。因此，研究掌握混合氣的形成特性對優(yōu)化燃燒和排放性能具有重要的意義。為此本文采用數(shù)值解析的方法考察了分層稀薄燃燒液態(tài)LPG噴射發(fā)動機的燃料噴射、噴霧的壁面反射以及氣缸內(nèi)燃料-空氣混合等一系列過程。 液態(tài)LPG的物化性質(zhì)決定了噴射時將產(chǎn)生閃急沸騰現(xiàn)象，閃急沸騰發(fā)生時，在液體內(nèi)部生成的大量氣泡對燃料的霧化、蒸發(fā)具有非常重要的影響?，F(xiàn)有的通用CFD軟件FIRE內(nèi)不具備描述復雜氣泡生成現(xiàn)象的數(shù)學模型，因此本文對使用的FIR

3、E軟件的噴霧模型中的蒸發(fā)方程、碰壁方程等進行了修正后，由User Function(用戶自定義函數(shù))添加到FIRE軟件中，數(shù)值解析了液態(tài)LPG的噴霧發(fā)展過程，并且與實驗結果比較，驗證了計算方法的可行性。 在上文的基礎上，分別詳細考察了屋脊型活塞頂燃燒室和凹坑型活塞頂燃燒室在部分負荷工況下采用壓縮過程中后期噴射措施時的混合氣形成過程。對于屋脊型活塞頂燃燒室，采用了壁面引導。這種引導方式的火花塞布置在氣缸中心，噴油器與火花塞相距較遠

4、，并利用特殊的活塞屋脊形狀配合氣體滾流運動，將燃油噴霧導向火花塞并在火花塞周圍形成合適濃度的混合氣。對于凹坑型活塞頂式燃燒室，采用了噴霧引導。這種引導方式一般將噴油器布置于氣缸中心，而火花塞位于燃油噴束的邊緣。噴霧引導的特點是火花塞周圍容易形成較濃的混合氣，同時采用強的渦流和滾流作用來保持分層混合氣的穩(wěn)定性。結果表明，在部分負荷時，由于進氣滾流的作用，具有兩種不同形狀活塞頂?shù)娜紵以诮咏鼔嚎s終了時，缸內(nèi)混合氣都能呈明顯分層構造。在火花塞