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基于汽油直噴發(fā)動機反應(yīng)機理的缸內(nèi)積炭形成過程仿真分析

3D計算流體動力學(xué)（CFD）仿真已經(jīng)形成了利用詳細(xì)反應(yīng)機理來獲得IFP發(fā)動機和光學(xué)汽油缸內(nèi)直噴發(fā)動機的燃燒和排放方式。將缸內(nèi)積炭容積率的仿真結(jié)果與Pires da Cruz等人的試驗數(shù)據(jù)進行了對比。發(fā)動機在低負(fù)荷下運行且測試過程中有運行條件的參數(shù)變化包括噴射時間、進氣溫度和進氣口的燃料添加。整個循環(huán)的仿真過程包括進排氣口、節(jié)氣門和活塞位置的變化。在Forte CFD軟件中用自動劃分網(wǎng)格形成了笛卡爾坐標(biāo)下的網(wǎng)格。用一個包括230個種類和1740個反應(yīng)確定詳細(xì)的燃燒機理來建立燃料的替代燃燒和排放模型。積炭的預(yù)測運用了一個新的7步積炭模型以及詳細(xì)燃燒機理。仿真過程能夠獲得所有測試的燃燒定向。不同曲柄角的缸內(nèi)積炭容積率計算的對比與這些測量的數(shù)據(jù)符合較好。仿真重現(xiàn)了缸內(nèi)積炭的位置和合理的趨勢。

汽油直噴發(fā)動機（GDI發(fā)動機）比傳統(tǒng)進氣口燃油噴射發(fā)動機的效率更高。GDI發(fā)動機對于不同發(fā)動機載荷下燃油噴射定時可變系統(tǒng)提供了更好的控制。此外，在控制排放尤其是積炭方面存在許多挑戰(zhàn)。隨著排放法規(guī)趨于更加嚴(yán)格，掌握缸內(nèi)積炭形成機理的重要性突顯，其對設(shè)計和優(yōu)化清潔發(fā)動機有所幫助。針對GDI發(fā)動機已經(jīng)提出了很多不同的控制策略，并應(yīng)用了噴霧導(dǎo)向點火技術(shù)，如燃油噴射直接對火花塞噴射后出現(xiàn)火花即開始燃燒。Pires Da Cruz等人在IFP發(fā)動機中建立了單缸汽油火花點火光學(xué)發(fā)動機來研究積炭的形成。在不同曲柄角度下，利用平面激光感應(yīng)熱量和激光消光技術(shù)測量了燃燒相位和缸內(nèi)積炭量，同時改變不同發(fā)動機的運行工況來觀察缸內(nèi)積炭的形成。

Chitralkumar V. Naik et al. SAE 2014-01-1135.

編譯：張利丹