直喷式柴油机的循环模拟计算

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直喷式柴油机燃油系统参数的合理选择与匹配-报送最新

直喷式柴油机燃油系统参数的合理选择与匹配居钰生中国第一汽车集团公司无锡油泵油嘴研究所一九九九年五月直喷式柴油机燃油系统参数的合理选择与匹配居钰生（无锡油泵油嘴研究所）1. 前言柴油机燃油系统是柴油机的心脏部件，它对柴油机的整机性能有着决定性的作用。

在柴油机设计和改进过程中，为了获得良好的性能指标，我们往往需要对燃油系统进行大量的配试工作。

特别是随着柴油机向直喷化方向发展，对燃油系统的要求也越来越高，燃油系统对柴油机的作用也越来越重要。

也可以说，直喷式柴油机的性能主要取决于燃油系统的性能及其与柴油机燃烧系统和进气系统之间参数的合理匹配。

因此，直喷式柴油机燃油系统参数的合理选择与匹配成为直喷式柴油机开发和改进过程中的关键工作。

本文主要以YD480 直喷式柴油机为例，通过定量估算和匹配试验相结合的办法介绍直喷式柴油机合理选择燃油系统参数的方法。

2. 分析研究对象本文以YD480 直喷式柴油机为例来说明本研究分析方法的可行性。

该柴油机的主要设计参数见表1。

表1 YD480 直喷式柴油机的主要设计参数柴油机型式水冷、直列、四冲程燃烧室形式直喷式、收口ω形缸数 4缸径×行程（mm） 80×90活塞总排量（L） 1.81额定功率/转速（kW/r/min） 29/3000最大扭矩/转速（N·m/r/min） 102/2100额定工况比油耗（g/kW·h） ≤260外特性最低比油耗（g/kW·h）3. 燃油系统参数的估算在柴油机开发和改进过程中，合理地选择柴油机配试所需燃油系统参数对于减少匹配试验的盲目性，减少配试用燃油系统参数组合方案的数量和试验工作量，节约成本，加快产品开发或改进工作进程无疑是十分有益的工作。

那么，如何进行进行这项工作呢？下面就是根据作者的理论知识和实际配试经验，并结合YD480 直喷式柴油机的具体情况介绍这一方法。

3.1 循环喷油量的计算柴油机每循环喷入气缸的油量可按下式计算：mm 3/循环 (1)式中：ge———比油耗，g/kW·h Ne———柴油机输出功率，kW n———柴油机转速，r/min——— 燃油密度，g/cm 3。

GT-SUITE各模块简介

11
发动机模型： 1. 以 map 图的形式表示出发动机
的性能。 BMEP、燃油消耗率和排放。执行速度快。
2. 平均值发动机模型。具有完整的进排气管路系统。描述了暖车过程和涡轮增压器的滞后效应。应用于控制方面可以取得合适的计算速度。
12
驱动系统/车体模型：滑移特性：离合器、液力变矩器、轮胎、制动器。路面，拖车。基于控制系统的驾驶员模型。混合动力车。两种层次的驱动系统建模方式：典型的驱动系统只要一个模块即可表示，该模块是由 GT-DRIVE 预编程的，采用单自由度和运动学方式进行计算。从模型库中拖入相应的模型建立详细的模型图（变速箱、驱动轴、车体等），可以模拟不同的驱动系统布置、扭转振动等。
涡轮增压/超高增压：多个涡轮和压气机。变截面涡轮和压气机。内置、外置废气阀。机械增压。动力涡轮。
8
多入口涡轮和压气机。根据负荷自动调节的废气阀或 VGT 在 map 图上显示工作点的位置。数据的分析（显示了制造厂提供的增压器数据与 GT-POWER 预处理后的数据的对比情况）。控制方面的应用：使用 GT-SUITE 的内置控制模块库实现控制功能。传感器和执行器用于建立控制模型。使用 GT-SUITE 提供的 PID 控制器。与 SIMULINK 耦合计算。
运动学模式：输入：车速曲线或循环驾驶工况。计算相应的发动机转速和扭矩，以实现指定的驾驶工况。燃油消耗率和排放可以对应于多种形式下的结果：总和、平均、有效指示功和指定距离等。
专家系统/报表模式：用户提出一系列问题，比如：在每个档位下的最大爬坡能力。指定循环驾驶工况中车辆的燃油经济性和排放。从静止加速到指定速度或距离所需的时间。仿真计算自动进行。自动设置每个问题的输入条件和输出变量。以 HTML 格式输出结果。用户可以将问题保存便于以后的使用

船用直喷式柴油机燃油蒸发、燃烧模型

ＩｓｉｕｅＳｈｏ，Ｈａｂｎ１０３Ｃｈｎ）ｎｔｔｔｃｃｌｒｉ５０６，ｉａ
ＡｂｔａｔＩｒｅｏｍｏｃｈｉｓｌｐｒｏｍａｃｏｅａｔｍｏｅａｃｒｔ，ａｍｕｔｚｎｕｓｄｍｅｓｎｌｓｒｃ：ｎｏｄｒｔｕｅｔｅｄｅｅｅｆｒｎｅｆｒｃｓｒｃｕａｅｌ — ｏｅｑａｉｉｎｉａｉ — ｏｍｏｅｎｌｄｎｈｖｐｒｔｎａｄｃｍｂｓｉｎｏｕｌａｅｎｄｖｌｐｄｔｓｉａｅｔｅｐｏｅｔｅｆｆｅｄｌｃｕｉｇｔｅｅａｏａｉｎｏｕｔｆｅｓｂｅｅｅｏｅＯｅｔｔｈｒｐｒｉｓｏｕｌｉｏｏｆｈｍｗｉｈｆｅｔｆｕｐｎｎｉｎｏａｒｎｒｉｍｅｔｃｎｉｅｅ．Ｔｈｏｄａｒｅｅｔｂｔｅｈｏｅｉｔｔｅｅｆｃｓｍｉｇａｄｆｉｇｔｉｅｔａｎｎｏｓｄｒｄｈｏｂｒｅｇｏｇｅｍｎｅｗｅｎｔｅｒｔ— ｃｌｎｘｅｉｎｅｕｔｈｗｈｏｒｃｎｓｆｔｅｍｏｅｎｓｍｕａｉｇｔｅｗｏｋｎｒｃｄｒｆｄｅａｄｅｐｒｍｅｔａｒｓｌｓｏｔｅｃｒｅｔｅｓｏｈｄｌｉｌｔｈｒｉｇｐｏｅｕｅｏｉ — ａｓｉｎｓ１ｅ．ＫｅｒｓＣｍｂｓｉｎ；ａｒｔｎ；ｉｕａｉｇＣａｃｌｔｎ；ＤＩＤｉ￣ｌｇｎｙｗｏｄ：ｏｕｔｏＥｖｐａｉＳｍｌｔｌｕａｉｏｏｎｏｅＥｎｉｅ

BL12V190ZL柴油机的性能模拟计算

摘要：文利用ＡＬＢｏｔ件对ＢｌＶ１０Ｌ柴油机进行了基于一维气体动力特性的本ｖ０ｓ软Ｌ２９ｚ型工作循环和气体交换过程仿真，对供油提前角、排气门正时、进增压系统、气管直径做了优化排计算，并对不同转速下发动机性能进行了预测。关键词：油机；能模拟计算柴性
型式：四冲程、直喷式燃烧室、增压、中冷；
缸径 × 程：９２５ｍ；行１０× ５ｍ
性，将进排气管离散为一系列小容积，在每一个小容
作者简介：李林科（９５，，１７一）男陕西省咸阳人，工程师，现主要从事柴油机设计与开发。
２ｏ年第５期０８
ｔｂｃａｉｓｍａｄｔｅｄ砌ｅｒ０ｅｈｕｔｉｓ，ａｄｆａｙ百ｅｅｐｅｉｉｆｈｎｎｕ０ｈＩｎｓｔｎｉｔｆｘａｓｐｅｒｇｇｙｅｈｅｐｎｉｌＶｓ山ｒｃ０ｏｔｅ西ｅｎｌｄｔｎｅ
ＵｉＬｎ—ｋ，ＵｕＪ一ｘｎＨＡＧ一ｄｎ，ＺＮａｇ— ｎ，ＹＡＧｈＩ一ｓａｅＹａ１ｉ，ＺＮ０ｇＨＡＧＧｕｎｇＮＳａ１ｈＪ１
（ｉａｉｅＥ舀ｅＣ．Ｉｄ，Ｊａ，Ｓａｄｎ，５３６ＪｎＤｅｌｎｎｏ，Ｊ．ｉＪｈｎｏｇ２００）ｎｓｔｎ１
李林科，：ＢｌＶ９柴油机的性能模拟计算等Ｌ２ｌ０
积内应用守恒定律。缸内的高压循环的计算基于热力学第一定律，热规律采用韦伯函数。放

柴油机工作循环和主要性能指标

柴油机的工作循环和主要性能指标柴油机是将燃油的化学能转变为热能并将热能转变为机械能的动力机械，而这种能量的转换是在柴油机的每一个工作循环中完成的。

因此，工作循环完成的情况将直接影响到能量转换的完善程度，而柴油机的主要性能指标则是表示工作循环完成情况的参数。

对工作循环及工作过程进行分析和研究，可以了解影响柴油机性能的主要因素，掌握提高其性能的基本途径和具体措施。

柴油机的工作循环一．柴油机的两种示功图研究柴油机汽缸内的工作过程，首先要用仪表测量出能正确反映汽缸内实际情况的实验数据。

最常见的是测量汽缸的压力。

因为容易测量且测得工质压力后，利用热力学的基本公式，还能求出工质温度、内能、计算焓、功和热量等热力参数，这样就可以去分析各循环了。

***表示奇怪内工质压力变化的图形称为示功图。

其中包括p-V示功图和p-∮示功图两种形式，现结合柴油机的实际情况加以说明。

1．p-V示功图：汽缸内的工质压力随汽缸容积变化的图形叫p-V示功图，又称压力-容积图，也可看做压力与活塞位置的函数关系。

该图上曲线保围的面积相当于工质在一个循环内对活塞作的功，因此，习惯上称为示功图。

2．p-∮示功图：汽缸内的工质压力随曲柄转角变化的图形叫p-∮示功图。

P-V示功图不适于研究燃烧过程，因为燃烧过程发生在上止点附近，此时活塞运动速度（相当于汽缸容积变化速率）很慢，难以从p-V图上看出这一区间内压力变化的特点。

瑞以曲柄转角为横坐标就清楚了，这等于把上止点附近的压力变化图形展开，故又称展开示功图，在柴油机的性能研究中得到广泛的应用。

二．柴油机的理想循环在柴油机中，为了连续实现燃料化学能——热能——机械能的转换，需不断重复由进气、压缩、膨胀、燃烧和排气五个过程的循环，其时间进行情况十分复杂。

为了能用热力学的基本理论和公式分析研究柴油机的循环，需将实际循环理想化和抽象化。

基于热力学基本理论建立起来的柴油机循环称为理想循环并对它作了如下几点假定：（1）工质为理想气体：其分子量与比热同纯空气在物理标准状态时的相同。

35_喷油时刻对柴油机燃烧和排放的数值模拟_北航孟云霞等

喷油正时对柴油机燃烧和排放影响的数值模拟孟云霞李云清王艳华成传松（北京航空航天大学交通科学与工程学院，北京 100191）摘要：应用SolidworksCAD软件对某柴油机进行三维建模，采用内燃机专用的CFD软件Fire-2008对带进气道的燃烧室进行数值模拟，通过调整着火模型、涡破碎模型的喷雾模型参数对其进行标定。

应用标定好的模型对不同喷油时刻进行模拟，分析喷油正时对燃烧的影响，对NOx和Soot排放的影响，以期找到喷油时刻对此柴油机燃烧排放特性的影响规律，为喷油系统的改善和优化提供参考依据。

最后验证模型对排放预测的可靠性。

关键词：柴油机；喷油正时；CFD；NOx和碳烟0 引言柴油机研究面临的主要问题之一是要满足燃油经济性和严格的排放性能要求。

因此关键技术是电子柔性控制的燃油高压喷射。

电控高压共轨系统的可变的喷射规律受到广泛应用。

其中可变的喷油规律主要包括可变的喷油提前角、可调的喷油压力以及多次喷射等。

控制喷油正时，对柴油机的性能和排放有显著的影响。

尤其是关于NOx排放。

喷油提前角过大，燃烧开始得过早，气缸压力升高率过大，柴油机噪声增大，工作粗暴；反之若喷油提前角过小，燃烧滞后并延伸在膨胀过程中进行，柴油机燃烧效率下降，未燃碳氢化合物与碳烟增加。

所以研究喷油时刻的数值模拟对实验指导很有意义。

本文利用三维CFD软件FIRE-2008在不同喷油时刻，对柴油机缸内的燃烧过程进行了数值模拟，并与相关实验结果进行对比，以期找到喷油时刻对此柴油机燃烧排放特性的影响规律，为喷油系统的改善和优化提供参考依据。

1 计算对象及边界条件数值模拟的对象是6缸增压水冷直喷式柴油机，以带气道的燃烧室作为标定的模型，网格数约为67万。

柴油机采用了8喷孔的喷嘴，其中喷嘴在圆周方向上均匀布置，但在高度上分成了上下两组喷孔，即上方4个喷孔，圆周方向夹角为90度；下方4个喷孔，圆周方向夹角为90度，几何模型如图1所示。

图1 喷油嘴几何结构模型数值模拟的工况点为功率点，转速为1900r/min。

直喷式柴油机撞壁喷雾燃烧室的仿真与分析

排放，远撞喷雾方式生成的ＮＯ排放最低，而半撞喷雾方式生成的碳烟排放最低。
关键词：直喷式柴油机；烧室；燃撞壁喷雾；数值模拟
ＳｍｕａｉｎａｄＡｎｌｓｓｏｈｍｂｓｉｎＣｈｍｂｒｏｉｌｔｎａｙｉｎｔｅＣｏｕｔａｅｆｏｏ
ｄｅｅｎｉｅ，ａｄｎｍｅｃｌｓｍｕａｉｎｒｏｄｃｅｎｔｅｉ — ｙｉｄｒｍｉｔｒｏｍａｉｎａｏｕｓｉｎｐｏｅｓｉｓｌｅｇｎｎｕｒａｉｌｔｏｓａｅｃｎｕｔｄｏｈｎｃｌｎｅｘｕｅｆｒｔｏｎｄｃｍｂｔｏｒｃｓｉ
壁面有限，碰撞后的喷雾迅速脱离壁面向空间发展，
ａｓａｔｉｎｇｍｅｔｆｒｅｙｄｆｅｅｔｓｒｙｈｌｎｌｓＴｅｕｔｈｗｈａｎｔｒｓｏｈｉｔｉｔｎｎｄｄｉｔｎｍｐｉｅｎｏｍｄｂｉｒｎｐａｏｅａｇｅ．ｈｅｒｓｌｓｓｏｔｔｉｅｆｍｆｔｅｄｓｒｂｕｉｏ
外油束与碰撞壁面的接触面积大，致较多的燃油导
刚吾
易附着其上，面附近的燃油因无法卷吸足够的空壁气而形成过浓混合气区。如能最大限度地利用油束喷射动能并使油束撞击在指定的局部有限壁面上，则有可能获得高质量的雾化效果。此外，由于碰撞
［摘要】为改善燃烧室内喷雾的空间分布，促进油气更好地混合，设计了一种新的直喷式柴油机撞壁喷雾燃

柴油机喷雾和燃烧过程的多维数值模拟计算研究

对喷油过程的描述目前大都建立在拉格朗日离散油滴法基础上。这里连续的气相由标准欧拉守］恒方程来描述，散布相的输运过程则采用跟踪一而
收稿日期：２０— ８１；回日期：２０—５００７０－５修０８０ —６
燃烧模型选取湍流涡团破碎模型，火方式为点
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增刊（总第１６期）７２００８年６月
车
用
发
动
机
ＳｐｌｍｅｔＳｒｌＮｏ１６ｕｐｅｎ（ｅｉ．７）ａ
ＶＥＨＩＥＮＧＩＥＣＩＥＮ
Ｊｎ２０ｕ．０８
柴油机喷雾和燃烧过程的多维数值模拟计算研究
压力／ｋａＰ
孔式６
２７５３．
喷雾锥角／。（）初始缸内温度／Ｋ
涡流比
５３０６４．
１１５．２
并设缸内初始状态的压力、度处处均匀。根据经温
验设燃烧室壁面温度５３Ｋ，９缸壁温度为５３Ｋ］５。
中图分类号：Ｋ４１２Ｔ２．文献标志码：Ｂ文章编号：０１￣２（０８Ｓ —０２０１０一２２２０）１０５ — ５
随着世界范围石油资源的逐渐贫乏和大气污染
的日益加剧，加之柴油机具有油耗低、环保性能好及
定数量的代表性油滴组的方法来计算。每个油滴组包含一些油滴，同时假设这些油滴有着相同的物性，它们运动、碎、破撞壁或蒸发的行为完全相同。液相和气相的耦合通过质量、动量、能量和湍流方程的源项间的交换来实现，同时采用不同的子模型来描述液滴的湍流扩散、合、聚蒸发、壁效应以及液滴的碰

直喷式增压柴油机燃烧过程可视化研究

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第８卷（０２第３期２０）ＪＲＮ燃ＯＵＡＬＯＦＣ烧
科
学
与
技
ＯＮＳＩＮＣＥＡＮＣＥＯＭＢＵＳＴＩ
术ＥＣＨＮＯＬＯＧＹＤＴ
Ｖ。．（Ｏ２Ｎ。３１８２Ｏ）．
直喷式增压柴油机燃烧过程可视化研究
件，制了燃烧火焰向活塞顶部外溢。抑
关键词：压柴油机；烧过程；速摄影增燃高
中图分类号：ＴＫ４１２２．文献标识码：Ａ文章编号：０６８４（０２０ — ２８０１０ —７０２０）３０４ —４
收稿日期：０１０ — １２０ —６０。
作者简介；惠明（９２张１４一
）男，授。Ｅ— ｉＨｕｅ＠ｐｂｉ．ｐ．ｊｃ。，教ｍａｌｉｉ：ｗｕｌｔｔｔ．ｎｃ
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２００２年６月张惠明等：喷式增压柴油机燃烧过程可视化研究直
张惠明，张学颖，李万众，李旺，赵奎翰
（津大学内燃机燃烧学国家重点实验室，津３０７）天天００２
．－＝～～一一～刚∞ 训茎一 Ⅲ ｃ薹～＝一＿～ｂ～．一¨ ｍ詈一朗¨ 一～咖．一～
和燃烧的全过程。其观察范围可以达到１４燃烧室区／
域了研究直喷式增压柴油机的喷雾、火和燃烧过为着程，单缸试验机上设置了同步双成像摄影系统ｎ一在～。这样可在同一套光学系统中，同时配置激光阴影摄影和直接火焰像摄影两个光路。利用这套摄影系统能同

GDI发动机工作过程三维数值模拟

以线性车辆模型为基础，充分考虑车辆质心侧
图１非线性三自由度车辆模型
［］白云龙，志，６王帅石金，缸内直喷汽油机喷雾、等．混合
参考文献：
［］夏淑敏，先文，新顺，．用发动机缸内直喷技术１邱赵等车
起人们的重视。
ＡＶＬＦＲＥ是奥地利ＡＶＬ公司依靠其强大的Ｉ试验能力开发的专业的内燃机三维数值模拟软件，可以模拟内燃机流动、喷雾和燃烧的整个工作过程。
该软件自带前处理模块，以进行静网格和动网格可
。Ａ。该文重点研究喷油时刻对油气混合的影响及Ｃ点火时刻对燃烧性能和排放性能的影响，拟区域模
选取从３０。Ａ进气门打开到８０。Ａ排气门打６Ｃ７Ｃ
开，以进气门打开时缸内状态作为初始条件，由于排气门打开时燃烧已基本结束，只研究排气门打开故前缸内的详细信息。计算最大步长为２。Ａ，小Ｃ最
数，持其他参数不变，保即可分析该参数对发动机性
能的影响。
该文采用ＡＩＶＬＦＲＥ软件对某型车用汽油机的混合气形成和燃烧过程进行模拟，分析喷油正时、点火正时对混合气形成及燃烧性能的影响，为该汽油机的实验研究作准备。
公路与汽运
总第１９４期

XN295柴油机进气道模拟计算分析

气道内流场及各种参数提供可靠依据。
关键词：道；值模拟；场；气数流流量系数；流比涡中图分类号：Ｋ２Ｔ４文献标识码：Ａ
０前言
进气系统影响着柴油机新鲜空气的进气量，理的进气量，合能保证有较高的充气效率和合适的进气涡流强度，利于空气与燃油的充分接触并混合，有改善燃烧过程和发动机的性能，因此引起国内外广大工程设计人员的兴趣。扬玟 … 用Ｓｌ方法对一螺旋进气道在稳流试验台上的流动进行了三维模拟ｉｅｍｐ
Ｐ＝ｐＲＴ（）９
这里，Ｒ为气体常数。湍流模型一双方程模型（准ｋ标一８模型）
＋
＋（ｏｘ（）一（９ ‘ 丢＇Ｐ了差０ｋ）Ｏｊ２＿２（１０）去８０ｘ＝［ｃ一ｃｃ差（一）詈（￣Ｏ＂ｊｃ￣＋ｌＬ］ｉ＋
（７）
（）８
为气体的比焓为能量方程源项。体的比焓可根据温度求得＝ｃｄ气
式中Ｃ为气体的定压比热；为气体温度；ｏＴ为参考温度。气体的压力是密度和温度的函数，设气假
体满足理想气体状态方程
进气道一气门一缸内气体流动进行了三维数值模拟计算和分析，发动机进气道的设计和优化提供气为
了有价值的参考依据。
１数学模型

燃烧室结构对NOx与Soot排放影响的数值模拟

都要好于一模型。
１．２几何模型的建立及处理
１．３模型参数的调试及模型验证
如上所述，使用带气道缸内压力模拟计算结果与实验得到的示功图对照，进行模型的参数标定和验证。进口边界和出口边界均设为压力边界，采用实验测量结果，如图２所示。柴油机燃烧仿真过程中的模型校核过程，主要涉及着火模型、喷雾破碎模型以及燃烧模型。模拟计算的示功图曲线与实验测得的结果比较接近，误差基本都在５％以内，计算结果如图３所示。示功图的计算
４２０８６４２０
重点考虑燃烧室径深比对发动机燃烧排放过程的影响，而燃烧室型线３～４重点考虑缩口程度对发动机
曲轴转角／ ℃Ａ（ａ）进气道琏力
中图分类号：ＴＫ４２１．２文献标识码：Ａ文章编号：１００３ — １８８Ｘ（２０１３ｌ０２ — ０２０５ — ０５
０引言
各国对机动车有害废气的排放量制定了越来越严格的法规。柴油机的排放控制主要集中在ＮＯ和
本次模拟只在对燃烧模型参数进行标定时使用
了发动机的整个工作循环模型，具体分为４个阶段：
３５１～３６６ ℃ Ａ的气门重叠阶段；３６６— ５３５ｃＣＡ的进气
门开启而排气门关闭阶段；５３５— ８７３ ℃Ａ的进排气门
１计算模型及模型修正
１．１缸内气体流动与燃烧模型本次模拟气体流动模型采用的ｋ — — ｆ四方程模

G4135柴油机燃烧过程数值模拟的研究

收稿日期：０６— ７— ６２０００
作者简介：朱丽丹（９１一）女，１８，江苏南通人，江苏科技大学硕士研究生。
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第１期
朱丽丹等：Ｇ１５柴油机燃烧过程数值模拟的研究４３
７１
为发动机现代设计和研究方法发展的主流。目前，公开发表的用ＦＵＮＬＥＴ软件对缸内燃烧过程模拟的文献还未看到。本文采用ＦＵＮＬＥＴ软件所提供的湍流模型、喷雾模型、组分运输模型和延迟燃烧模型、烟灰形成的单步模型等子模型对Ｇ１５直喷式柴油机的燃烧过程进行数值模拟，４３为进一步对缸内燃烧
ＤｉｓｌＥｎｉｅＴｙｅＧ４３ｅｅｇｎｐ１５
ＺＨＵｄｔｔＬｉｌ，ＮＩＹｈｎｒＥｕｏｇ
（ｃｏｌｆｃａｉａａｄＰｗｒｎ．ＪｇｕＵｉｅｓｙｏｃｎｅａｄＴｈｏｏｙｈｎｉｇＪｇｕ２２０ＣｉａＳｈｏｈｎｃｌｎｏｅｇ，ｉｓｎｖｒｉｆＳｉｃｅｎｌｇ，Ｚｅｊｉｓ１０３，ｈｎ）ｏＭｅＥｎａｔｅｎｃｎａｎａ
并为进一步研究同类型柴油机的燃烧性能提供了依据。
关键词：燃烧；油机；柴数值模拟
中图分类号：Ｋ１．Ｔ４１２
文献标识码：Ａ
ＮｕｒｃｌｉｌｔｎｏｍｂｓｉｎＰｏｅｓｉｒｃｎｅｔｎｍｅｉａｍｕａｉｆＣｏｕｔｒｃｓＤｉｅｔＩｊｃｉＳｏｏｎｏ
Ｇ１５ｉｓｍｕａｅ．Ｔｅｖｌｃｔｉｒｂｔｎ，ｔｅｐｅｓｒｏｔｕｓｈｅｅａｕｅｃｎｏｒｎｈｏｔ４３ｓｉｌｔｄｈｅｏｉｄｓｕｉｙｔｉｏｈｒｓｕｅｃｎｏｒ，ｔｅｔｍｐｒｔｒｏｔｕａｄｔｅｓｏｓｄｎｉｒｉｌｔｄＲｅｕｔｒｍｏｕａｉｎａｅｉ０ｄａｒｅｎｔｈａｕｅｅｕｔｗｈｃｅｅｓｙａｅｓｍｕａｅ．ｔｓｌｆｓｏｃｍｐｔｔｎｇｏｇｅｍｅｔｗｉｔｅｍｅｓｒｄｒｓｌｉｈａｏｒｈｓｒ

直喷式柴油机燃烧过程的CFD研究

ｏｖｏｓｙｂｉｕｌ．
【ｅｏｄ】ｉｅＥｇｅＣｍｕｔｎＮｍｒａｓｕｔｎＰｒｒａｃＫｙｒｓＤｅｌｎｉ；ｏｂｓｏ；ｕｅｉｌｉｌｉ；ｅｏｍｎｅｗｓｎｉｃｍａｏｆ
０概述
目．前柴油机缸内燃烧过程的研究方法主要有实验法和计算机数值模拟法。由于实验法固有的缺点．已经无法满足现代柴油机的设计要求。近几年，随着计算机技术和计算流体力学等相关学科的发展，采用计算机数值模拟法研究缸内燃烧过程成为一种新的重要手段数值模拟法不仅可以用于发动机整体性能测试．而且可以再现缸内流体的运动过程、湍流参数的变化、燃油粒子的空间分布、燃烧过程的进展状况、传热过程以及缸内温度场的分布等。因此，数值模拟法已成为当今对缸内燃烧过程进行深入研究必不可少的手段『ｌ＿
ｎｍｅｃｌｉｌｔｏ，ｒｃｎｔｔｄｈｕｄｆｗｒｃｓ，ｔｅｃａｇｏｈｅｔｒｕｅｃ，ｔｅｐｃｄｓｒｂｔｎｏｈｆｅｐｒｉｌｓｃｍｂｓｉｎｕｒａｓｍｕａｉｎｅｏｓｒｅｔｅｆｉｏｐｏｅｓｈｈｒｅｆｔｕｂｌｎｅｈｓａｅｉｔｉｕｉｆｔｅｕｌａｔｅｉｕｃｌｌｏｃｏｕｔ０
ｉｎｔｏｅａｅｏｅｏｏｇｒｈｘｍｕｔｍｐｒｔｒｎｒｓｕｅａｄｈａｅｅｓａｅａｅｉｃｅｓｄｎｈｒｎｎｌｓｏｈｉｅｋｇｉｉｎｄｌｙｐｒｄｂｃｍｅｌｎｅ，ｔｅｍａｉｍｅｅａｕｅａｄｐｅｓｒｎｅｔｒｌａｅｒｔｒｎｒａｅ，ａｄｔｅｃａｋａｇｅｔｅｒｐａｓｉｆ

第一章内燃机理论循环和实际循环2

（2）时间损失
实际循环时，燃烧及向工质加热不可能瞬间完成，因此：存在点火（喷油）提前角，使有用功面积下降；ηt↓ pZ 出现在 TDC 后 10CA，而非等容加热，使有用功面积减小。
（3）换气损失排气门早开，造成膨胀功损失；泵气损失功W2 （4）不完全燃烧损失（严格来说，该项不是对ηt 的影响）正常燃烧时，也有ηt≠100% 不正常燃烧、Φa ＜1等，ηt ↓↓ （5）缸内流动损失流动增强以及提高涡流与湍流程度， ηt ↓ 因为：造成能量损失、散热损失例如：流动损失，非直喷式柴油机＞直喷式柴油机总结：由于以上在工质和循环方面的差别，使得理论循环ηt - 实际循环ηt =10—20% 两者之间的差别指出了改善内燃机ηt的基本原则。
ql qt (qe
qe qs qr qb ql 1
§ 1.6 提高发动机功率的途径
一. 二. 三. 四. 五. 六. 采用增压技术合理组织工作过程，提高指示热效率改善换气过程，提高充气效率提高发动机转速提高机械效率采用二冲程
二发动机的热平衡
• 总热量: QT = B hu • 分别转化为 Qe 3.6 103 N e • 有效功的热量 • QE [ kJ/h ] （ 1 kw/h = kJ ） • 只有这部分热量做了功，是有用的，所以希望越大越好。 • 一般柴油机: 30～40% ；汽油机: 20～30%。 • 传递给冷却介质的热量 QS
三.影响机械损失的因素
1. 转速 n 2. 负荷 3. 润滑油粘度、冷却水温度选用润滑油的原则：在可靠润滑的条件下，尽量选用粘度较小的润滑油，以减小摩擦损失，改善起动性能。 4.点火提前角或供油提前角 5.发动机工作温度 6.发动机技术状况

内燃机工作过程数值计算程序说明

C AN--------ENGINE SPEED,REAL,(R/MIN),>0
C R---------UNIVERSAL CONSTANT OF GAS,REAL,(MJ/KG),>0
C PA-------CYLINDER PRSSURE AT I.V.C.,REAL,(Mpa),>0
C TA-------CYLINDER TEMPERATURE AT I.V.C.,REAL,(K),>0
有名公用区，给不同程序单位的变量分配同一存储单元
变量说明
DATA AR,AL,D,EPS,AN,S/0.0575,0.190,0.10,18.0,2300.,0.115/ DATA R,PA,TA/0.28706E-3,0.09,330./ DATA TW1,TW2,TW3/543.,493.,473./ DATA AN1,HU,AAM,ETU/1.35,44100.,0.5,1./ DATA FIVB,DFI/353.,70./ DATA AMB0,AL0/3.3E-5,14.4/ DATA RAD,PI/0.0174532,3.1415926/ DATA H1,H2,H3,H4/4.,0.4,4.0,2.0/ DATA SPRFI,ENBEFI,ENAFFI,EXBEFI,EXAFFI/25.,16.,36.,36.,14./ DATA TE,TB,PE,PB/300.,300.,0.1,0.1/ END
C ALMS------HALF OF THE RATIO OF STROKE DISTANCE TO THE
C
LENGTH OF CONNECTING ROD,REAL,>0
C VH--------CYLINDER SWEPT VOLUME,REAL,>0

柴油机燃烧过程的数值模拟及燃烧室改进

期，混合气质量和燃烧性能优于直口燃烧室和敞１燃烧室，内压力和平均温度最高，ｏｔ使：７缸Ｓｏ生成量最少，同时Ｎ的生成量最大．Ｏ关键词：直喷式柴油机；燃烧室；高速摄影；值模拟；油质量分数分布；温度场数燃
ｃｍｂｔｏｈｍｂｒｒｃｉｖｄｂＴＡＲ— ｏｕｓｉｎｃａｅｓｗｅｅａｈｅｅｙＳＣＤｏｔｒｏｏｔｉｏｆｅｄ，ｄｉｔｂｉｎｏｕｅｓｓｆｗａｅｔｂａｎｆｗｌｌｉｓｒｕｔｆｆｌｍａｓｉｏ
分别为敞口型、口型和缩口型．直通过ｓＡＣＴＲ—Ｄ软件对３种结构的燃烧室进行了三维数值模拟，获
得了柴油机的缸内流场、油质量分数分布和温度场．燃结果表明：拟出的缸内喷雾和燃烧过程与模
可视化试验的结果吻合，计算模拟的方法可靠；口型燃烧室有较强的挤流强度，长的涡流持续缩较
ｓｒｙａｄｃｍｂｔｏｒｃｓｒｏｉｔｎｔｈｓｆｖｓａｉｅｘｅｍｅｔｗｈｃｅｎｈｔｔｅｐａｎｏｕｓｉｎｐｏｅｓａｅｃｎｓｓｅｔｗｉｈｔｏｅｏｉｕｌｚｄｅｐｒｉｎ，ｉｈｍａｓｔａｈｍｅｈｄｏｏｕａｉｎｌｓｍｕａｉｎｉｅｉｂｅＲｅｎｒｎｏｕｓｉｎｃｍｂｒｈｓｓｒｎｑｉｈｗｉｏｇｔｏｆｃｍｐｔｔｏａｉｌｔｓｒｌａｌ．ｏｅｔａｔｃｍｂｔｏｈａｅａｔｏｇｓｕｓｔｌｎｈｓｒｅｏｗｉｌｐｒｄ，ｗｈｃｅｕｔｎｂｔｒｍｉｔｒａｎｏｕｓｉｎｐｒｏｍａｃｈｎｔｏｅｏｏｏｄａｏｉｉｈｒｓｌｓｉｅｔｘｕｅｇｓａｄｃｍｂｔｏｅｒｎｅｔａｈｓｆｔｒｉｌｔｍ— ｅｆｂｓｉｎｃａｅｎｐｅｏｕｓｉｎｃａｅ．Ｔｈｒｓｕｅａｄｔｍｐｒｔｒｎｒｅｔａｔｃｍｂｔｏｕｔｏｈｍｂｒａｄｏｎｃｍｂｔｏｈｍｂｒｅｐｅｓｒｎｅｅａｕｅｉｅｎｒｎｏｕｓｉｎ

直喷式涡轮增压柴油机工作原理

直喷式涡轮增压柴油机工作原理《直喷式涡轮增压柴油机工作原理》你有没有想过，那些大型卡车或者一些超酷的柴油越野车的心脏——直喷式涡轮增压柴油机，是怎么工作的呢？今天呀，咱们就像拆一个超级有趣的机械玩具一样，来了解一下它的工作原理。

首先呢，咱们得知道柴油是这个发动机的“食物”。

想象一下，柴油就像是一群小小的能量精灵，在发动机里等待着被释放。

直喷式，简单来说，就是直接把柴油像射箭一样，精确地射到发动机的燃烧室里。

这可比那些弯弯绕绕的间接喷射方式直接多了，就像你想要给花浇水，直接把水浇到花根上，而不是先洒在周围再让花根慢慢吸收。

那这个燃烧室又是什么呢？你可以把它想象成一个小小的“能量战场”。

当柴油被喷进去的时候，这个战场就开始热闹起来了。

但是光有柴油可不行，还得有空气这个好帮手。

这时候，涡轮增压装置就闪亮登场啦。

涡轮增压就像是一个超级打气筒。

我们周围的空气，平常就慢悠悠地在那晃悠，涡轮增压装置就像一个大力士，把这些空气快速地抓起来，然后用力地塞进燃烧室里。

一般来说，这个涡轮增压装置能让进入燃烧室的空气量比普通的多很多呢。

就好比你本来只能小口小口呼吸，突然有个神奇的东西让你能大口大口畅快呼吸了。

正常情况下，大气压力下的空气进入发动机是比较有限的，但是经过涡轮增压后，空气压力能提高好几倍呢，这样就能为燃烧提供更多的氧气。

现在，燃烧室里既有柴油小精灵，又有被涡轮增压大力士塞进来的充足空气。

这就像是在一个派对上，人都到齐了，就等着嗨起来啦。

接下来就是燃烧这个超酷的过程了。

柴油和空气混合在一起，就像火柴遇到了火药桶，“轰”的一下就燃烧起来了。

这个燃烧会产生巨大的能量，就像一场小小的爆炸。

这些能量会推动活塞在气缸里运动，活塞就像一个勤劳的小工人，一上一下地干活。

活塞的上下运动可是非常重要的哦。

它就像一个跷跷板，一端被燃烧产生的能量推动，另一端就会带动曲轴转动。

曲轴就像是一个大圆盘，活塞的上下运动带动曲轴不停地旋转。

喷雾相关参数及计算公式

液核区长度
g是液滴运动方向的减速度，d0为喷孔直径， C3，C4,C5为模型参数。1表示液体，2表示气体。
对于喷射压力不太高(Pinj<40MPa)的直喷式或非直喷式柴油机，TAB模型一般可给出较好的模拟结果。但在更高的压力下，TAB计算的喷雾平均滴径和贯穿度均偏小。为了更好地预测高压喷雾的特性，Habchi等人提出了一个新的模型，称之为FIPA模型 FIPA模型将喷雾初级破碎和次级破碎分别对待，利用WAVE模型模拟喷雾初级破碎，利用Pilch-Erdman模型模拟次级破碎。从初级破碎到次级破碎的过渡值设为We=1000.
1代表液体，2代表气体
0.5 0.7 1.67 0.6 2 1.5 2
则
1 0.45Oh 1 0.4Ta 9.02 a 1 0.87We 0.34 0.38We a 1 Oh 1 1.4Ta
3 1 0.6

定义：
gW 2 r We 2 gWr Re
当We 6 时，发生袋形破碎：
l r 6 t1 C1 , rstable 2 gW 2
We 当 0.5 Re
3 1/2
时，发生剥裂破碎：
r l 2 t2 C2 , rstable W g 2 g 2W 3
根据不稳定性分析，液滴半径的变化率和破碎形成的子液滴的尺寸与不稳定波的频率和波长有关。

定义OhnesLeabharlann rge数Oh和泰勒数Ta为：Oh We1 / Re1 Ta Oh We2
其中 We U 2 a / 1 1
We2 2U 2 a / Re Ua / 1