凹坑活塞设计对直喷汽油机缸内油气混合及分布影响的仿真研究
汽油机SI-CAI混合燃烧能够实现SI模式与CAI模式的平滑过渡,因而得到了广泛关注.采用缸内直喷方式在火花塞附近形成局部当量燃油混合气能够提升混合燃烧的稳定性,进一步减小模式切换过程中的燃烧震荡现象.为有效调控缸内的燃油混合气分布,本研究基于HCCI原理性样机的平顶活塞设计开发了四款凹坑活塞.采用三维仿真手段,研究了不同喷油量条件下,凹坑活塞设计方案对进气过程、燃油喷雾混合过程及燃油分布的影响规律.结果表明,凹坑活塞设计对进气过程影响较小,喷雾雾束与凹坑活塞接触面越大,越有利于燃油蒸发.对比缸内燃空比分布发现,较大的凹坑引导面斜度和底面曲率将有利于将燃油更加集中的分布于火花塞附近.对比缸内湍动能分布发现,凹坑活塞引导面的位置越靠近排气侧,越有利于增加火花塞附近的高湍动能分布区域,进而提升火花点火的稳定性.通过综合对比缸内燃油蒸发率、燃空比分布、湍动能分布,本研究中所设计的Case3凹坑活塞性能最优,具有提升混合燃烧稳定性的潜力.
直喷汽油机 油气混合 燃油分布 数值仿真 凹坑活塞 优化设计
王新颜 谢辉 李之华 陈韬 赵华
天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室,天津市,300072
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2013-08-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）