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降低火花點火系統(tǒng)燃燒室溫度的冷卻系統(tǒng)開發(fā)

目前，由于對內(nèi)燃機的研究主要是燃油經(jīng)濟性和排放特性兩個方面，因此在發(fā)動機上采用了各種新技術(shù)和新策略，以盡可能優(yōu)化上述性能，其中就包括使用火花點火系統(tǒng)。由于發(fā)動機燃燒室內(nèi)可燃混合氣燃燒時產(chǎn)生的高溫高達2226℃，若不能及時散熱可能會引起發(fā)動機性能和效率降低、點火提前和廢氣排放增加，嚴重時可能會造成發(fā)動機相關(guān)部件的損壞。尤其在使用火花點火系統(tǒng)時，若不能及時消散產(chǎn)生的熱量，則可能會引起爆缸等現(xiàn)象發(fā)生。對此，給出了一種能有效降低使用火花點火系統(tǒng)燃燒室溫度的冷卻系統(tǒng)，并借助商業(yè)化軟件Ansys Fluent對整個熱傳導(dǎo)過程進行了數(shù)值分析。

介紹了火花點火系統(tǒng)。該系統(tǒng)燃燒室被分為預(yù)燃燒室和主燃燒室兩部分。首先點燃預(yù)燃燒室內(nèi)的可燃混合氣，隨著燃燒的進行，高溫燃氣通過噴嘴帶入到主燃燒室內(nèi)，點燃主燃燒室內(nèi)的可燃混合氣。該系統(tǒng)可以提高發(fā)動機效率，同時降低碳排放量。但在應(yīng)用過程中，該系統(tǒng)存在預(yù)燃燒室溫度過熱的問題，因此本文通過在預(yù)燃燒室周圍添加冷卻液流動通道的冷卻墻解決了該問題。

為降低計算復(fù)雜度，分析時僅考慮預(yù)燃燒室內(nèi)的熱傳導(dǎo)，忽略由火花塞造成的影響，并假設(shè)預(yù)燃燒室中介質(zhì)的溫度和冷卻系統(tǒng)中冷卻液的溫度是均勻分布的。為分析預(yù)燃燒室燃燒時熱量的傳導(dǎo)過程，在Solidworks中建立相應(yīng)的三維模型進行分析，并建立冷卻液的流動模型。進行了流體力學仿真，利用Ansys Fluent軟件對預(yù)燃燒室燃燒時室內(nèi)的平均溫度和峰值溫度進行數(shù)值分析，結(jié)果顯示預(yù)燃燒室內(nèi)約有37%的熱量被冷卻系統(tǒng)吸收。通過“冷卻墻”的添加，使得預(yù)燃燒室內(nèi)的平均溫度和熱通量均能滿足要求，不會出現(xiàn)過熱的情況。

Thiago Augusto Araujo Moreira et al.SAE 2014-36-0330.

編譯：李臣