式和摻混比例調(diào)節(jié)缸內(nèi)可燃混合氣濃度來(lái)控制燃燒過(guò)程，實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)RCCI 燃燒，達(dá)到提高柴油機(jī)燃燒效率降低NOx排放的效果。李鵬等[4]通過(guò)仿真研究噴油策略對(duì)柴油機(jī)RCCI 燃燒模式的性能影響，研究表明：引燃柴油采用預(yù)噴策略后，缸內(nèi)燃燒更加平緩，對(duì)于soot，NOx排放有明顯改善。甲醇原料來(lái)源廣泛，可通過(guò)煤、木材、天然氣等制備，并且其高汽化潛熱值和低含碳量能降低NOx和CO2排放等優(yōu)點(diǎn)，在眾多替代燃料中應(yīng)用前景較好，具有重要的研究?jī)r(jià)值[5]。姚春德等[6]通過(guò)

而影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的缸內(nèi)燃燒和排放狀態(tài)。當(dāng)前，進(jìn)氣濕度對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的影響研究主要是集中在柴油機(jī)上。Arunachalam等[1]研究發(fā)現(xiàn)，柴油機(jī)進(jìn)氣加濕可以有效降低NOx排放。Rahai等[2]研究發(fā)現(xiàn)，柴油機(jī)在采用進(jìn)氣加濕的技術(shù)后，NOx排放可降低50%左右，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性影響較小。石田正弦等[3]研究發(fā)現(xiàn)，增加比熱容實(shí)現(xiàn)低溫燃燒，可以有效降低NOx排放。張哲巔[4]對(duì)CH4在濕空氣中的擴(kuò)散燃燒性能進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，空氣含濕量會(huì)影響擴(kuò)散火焰高度和火焰穩(wěn)定性。

：當(dāng)負(fù)荷較小時(shí)，缸內(nèi)壓力隨著甲醇噴射正時(shí)提前而降低；當(dāng)負(fù)荷較大時(shí)，缸內(nèi)壓力隨著甲醇噴射正時(shí)提前而升高。文獻(xiàn)[9]研究了甲醇噴射正時(shí)對(duì)柴油/甲醇缸內(nèi)雙噴發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒與排放特性的影響，研究結(jié)果表明，甲醇噴射正時(shí)較早或較晚均不利于缸內(nèi)燃燒，當(dāng)甲醇噴油正時(shí)為70°CA BTDC時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的污染物排放得到改善。目前，有關(guān)甲醇噴油正時(shí)對(duì)柴油/甲醇雙燃料HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒和排放特性的影響研究較少。因此，本文使用CFD仿真軟件Converge分析了甲醇噴射正時(shí)對(duì)柴油/甲醇雙

荷下的爆震傾向、缸內(nèi)高燃燒溫度造成的極高氮氧化合物NOx排放、側(cè)隙中的殘留混合油氣在燃燒后期無(wú)法完全氧化導(dǎo)致總碳?xì)浠衔?total hydrocarbons，THC)排放增多[1-3]。因此，隨著排放法規(guī)的日益嚴(yán)苛，PFI已無(wú)法滿(mǎn)足用戶(hù)的使用需求。汽油缸內(nèi)直噴(gasoline direct injection, GDI)技術(shù)有助于解決上述問(wèn)題，近年來(lái)已被運(yùn)用于乘用車(chē)的動(dòng)力系統(tǒng)，在油耗和排放性能方面表現(xiàn)良好[4-5]。燃油直接噴入氣缸，既提升了汽油的霧化

甲醚進(jìn)氣道噴射與缸內(nèi)噴射組合起來(lái)，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能需求采用不同的HCCI燃燒/缸內(nèi)噴霧燃燒組合比例，可以進(jìn)一步降低發(fā)動(dòng)機(jī)的NO排放，拓展HCCI運(yùn)行工況范圍。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)組合燃燒的研究主要集中在燃燒和排放方面，針對(duì)壓力振蕩的研究較少。柴油機(jī)缸內(nèi)的燃燒呈現(xiàn)一定的混沌特性，在燃燒過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)缸內(nèi)壓力振蕩，并且燃燒過(guò)程中的壓力振蕩與燃燒噪聲有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，它和氣體動(dòng)力載荷是燃燒噪聲產(chǎn)生的主要原因。研究表明，控制預(yù)噴燃燒、主噴燃燒和添加聚甲氧基二甲醚等措施均可以

氣道噴水可以降低缸內(nèi)燃燒溫度，延長(zhǎng)混合氣發(fā)生自燃的時(shí)間，抑制爆震的發(fā)生。A Iacobacci研究了進(jìn)氣道噴水對(duì)高負(fù)荷雙缸汽油機(jī)爆震狀態(tài)的影響，發(fā)現(xiàn)進(jìn)氣道噴水會(huì)導(dǎo)致缸內(nèi)最高燃燒壓力降低[4]，[5]。Niranjan Miganakallu利用汽油機(jī)進(jìn)行了缸內(nèi)噴水和缸內(nèi)噴甲醇的研究，結(jié)果顯示，水和甲醇的噴入有效地改善了發(fā)動(dòng)機(jī)爆震情況，改善了燃燒穩(wěn)定性，使發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒溫度和排氣溫度降低[6]。隨著燃燒學(xué)的進(jìn)步和發(fā)展，科研人員對(duì)進(jìn)氣道噴水技術(shù)在控制排放和改善燃燒

徑、預(yù)燃室材料、缸內(nèi)氣流等對(duì)缸內(nèi)燃燒及發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響規(guī)律，發(fā)現(xiàn)采用導(dǎo)熱性差的材料制作預(yù)燃室結(jié)構(gòu)時(shí)，可進(jìn)一步擴(kuò)展發(fā)動(dòng)機(jī)稀燃極限；Shah等[8-10]利用發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)，證明了預(yù)燃室火花點(diǎn)火技術(shù)可有效提升發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)性與排放性，同時(shí)研究了重型天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)中預(yù)燃室體積、通道面積等對(duì)主燃燒室內(nèi)燃燒特性、排放特性的影響，發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)排量對(duì)預(yù)燃室性能存在較大影響。基于臺(tái)架試驗(yàn)，現(xiàn)對(duì)一臺(tái)裝配預(yù)燃室火花塞的天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)燃燒特性、空燃比特性、點(diǎn)火提前角特性進(jìn)行詳細(xì)研究。

性、經(jīng)濟(jì)性，而氣缸內(nèi)高熱壓縮介質(zhì)的燃燒溫度更是衡量其性能的重要參數(shù)，對(duì)深入了解燃燒機(jī)理、放熱規(guī)律以及缸內(nèi)溫度場(chǎng)、熱負(fù)荷、起動(dòng)性能、排放問(wèn)題的研究都具有重要作用[6-8]。目前，柴油機(jī)缸內(nèi)溫度的研究主要以仿真模擬為主，但由于柴油機(jī)燃燒過(guò)程特有的復(fù)雜性，仿真計(jì)算中存在著熱交換邊界條件不易確定等問(wèn)題，需要實(shí)際測(cè)量缸內(nèi)溫度對(duì)其結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證[9-10]。同時(shí)，直接測(cè)量缸內(nèi)溫度能夠更為直觀(guān)地了解缸內(nèi)燃燒發(fā)生發(fā)展的特征，更為實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)燃燒室部件和整機(jī)的工作狀態(tài)。因此，對(duì)

量和壓縮終了時(shí)的缸內(nèi)溫度都比較低[1]；加之缸內(nèi)吸入空氣質(zhì)量減少，較低的過(guò)量空氣系數(shù)導(dǎo)致燃燒惡化，因此高原環(huán)境下的起動(dòng)過(guò)程發(fā)生失火現(xiàn)象的概率增加，甚至導(dǎo)致起動(dòng)失敗[2,3]。因此，需要通過(guò)對(duì)燃油進(jìn)行預(yù)熱，從而改善起動(dòng)性能。燃燒首循環(huán)指起動(dòng)過(guò)程中缸內(nèi)開(kāi)始燃燒的第一個(gè)循環(huán)，此時(shí)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速低，缸內(nèi)壓力低，燃油霧化質(zhì)量差，可燃混合氣的形成困難；壁面溫度低，缸內(nèi)溫度分布不均勻，燃燒條件差，在此循環(huán)中極易發(fā)生不完全燃燒，甚至失火現(xiàn)象，對(duì)柴油機(jī)的起動(dòng)性能有著重要影響[4

動(dòng)機(jī)的氣缸壓力、缸內(nèi)溫度和放熱規(guī)律等[4]；影響甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒特性的因素有：發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷、轉(zhuǎn)速、點(diǎn)火提前角、噴油提前角、進(jìn)氣溫度和過(guò)量空氣系數(shù)等[5]。Zhang Chunhua[6]等對(duì)比研究了均質(zhì)充量壓燃方式下發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣溫度和燃空當(dāng)量比對(duì)甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒特性的影響，得出進(jìn)氣溫度對(duì)其燃燒特性影響最大的結(jié)論；宮長(zhǎng)明[7]等通過(guò)試驗(yàn)，分析了發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過(guò)程和性能的影響；宮寶利[8]等利用AVL-Fire軟件，仿真分析了甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)時(shí)，不同

，筆者無(wú)意間碰到缸內(nèi)制動(dòng)電磁閥，并被燙了一下。再次觸摸缸內(nèi)制動(dòng)電磁閥，的確很燙手。懷疑缸內(nèi)制動(dòng)電磁閥一直處于通電狀態(tài)，用萬(wàn)用表測(cè)量缸內(nèi)制動(dòng)電磁閥控制線(xiàn)的電壓，約為24 V（圖2），不正常（正常情況下，只有在接通發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)開(kāi)關(guān)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元才會(huì)給缸內(nèi)制動(dòng)電磁閥提供24 V的電源），說(shuō)明缸內(nèi)制動(dòng)電磁閥一直在工作，即車(chē)輛處于缸內(nèi)制動(dòng)狀態(tài)。圖2 測(cè)得缸內(nèi)制動(dòng)電磁閥控制線(xiàn)的電壓分析認(rèn)為，當(dāng)車(chē)輛處于缸內(nèi)制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，排氣門(mén)一直處于打開(kāi)狀態(tài)，故起動(dòng)過(guò)程中柴油無(wú)法被壓燃

，422000)缸內(nèi)直噴技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中對(duì)點(diǎn)火系統(tǒng)提出了更高的要求。對(duì)于點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)，點(diǎn)火能量會(huì)對(duì)火花點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性與排放性能等產(chǎn)生很大影響，相關(guān)專(zhuān)家學(xué)者也進(jìn)行了大量研究[1-2]。侯圣智等[3]在1臺(tái)缸內(nèi)直噴汽油機(jī)上研究了部分負(fù)荷下點(diǎn)火參數(shù)對(duì)直噴汽油機(jī)廢氣稀釋燃燒的影響規(guī)律。結(jié)果表明，增大點(diǎn)火能量，有助于改善直噴汽油發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣稀釋燃燒過(guò)程，提高燃燒效率，減小燃燒循環(huán)波動(dòng)率。顧啟凡等[4]基于自行搭建的高能量點(diǎn)火裝置，針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)在冷起動(dòng)測(cè)試中

手段，同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)峰值壓力也隨之增加[1].隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，柴油機(jī)的強(qiáng)化程度不斷提高，其所能承受的缸內(nèi)峰值壓力也不斷提高，從而高壓縮比燃燒室及高充量燃燒技術(shù)逐漸應(yīng)用.通過(guò)使用高壓縮比燃燒室[2-5]及高充量密度燃燒[6-8]可以有效提高柴油機(jī)熱效率并改善排放水平.Sangwook 等[9]研究了進(jìn)氣壓力對(duì)常規(guī)柴油機(jī)燃燒及低溫燃燒的影響，研究結(jié)果表明在兩種燃燒模式下，隨進(jìn)氣壓力增加燃燒持續(xù)期縮短，熱效率逐漸提高.隨進(jìn)氣壓力的增加，碳煙排放逐漸減小，而N

中建立燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)廢氣總質(zhì)量的離散動(dòng)態(tài)模型，設(shè)計(jì)基于離散動(dòng)態(tài)模型的隨機(jī)調(diào)節(jié)器，可調(diào)節(jié)缸內(nèi)廢氣總質(zhì)量到其設(shè)定值的鄰域內(nèi)，并通過(guò)仿真計(jì)算隨機(jī)調(diào)節(jié)器在3種工況下的調(diào)節(jié)效果。1 隨機(jī)調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)廢氣總質(zhì)量的隨機(jī)調(diào)節(jié)器，定義缸內(nèi)廢氣總質(zhì)量與缸內(nèi)吸入空氣質(zhì)量、噴入缸內(nèi)燃?xì)赓|(zhì)量之和的比值(1)式中：k為循環(huán)數(shù)，mr(k-1)為第k-1循環(huán)排氣沖程完畢時(shí)缸內(nèi)殘余的廢氣質(zhì)量，me(k-1)為第k-1循環(huán)再循環(huán)廢氣質(zhì)量，man(k)為第k循環(huán)缸內(nèi)吸入空氣質(zhì)量

夠增強(qiáng)進(jìn)氣過(guò)程中缸內(nèi)的滾流強(qiáng)度；二是可以減小上止點(diǎn)時(shí)燃燒室的面容比。因而對(duì)上止點(diǎn)時(shí)燃燒室內(nèi)的湍流強(qiáng)度以及燃燒室形狀設(shè)計(jì)優(yōu)化均有改善作用[4,5]。Alberto等通過(guò)1D-CFD耦合仿真方法，研究了S/B對(duì)輕型柴油機(jī)性能、排放和油耗的影響[6]。Sechul等通過(guò)試驗(yàn)研究了S/B對(duì)一款可變氣門(mén)正時(shí)Atkinson循環(huán)汽油機(jī)的影響[7]。Seokwon等基于單缸直噴汽油機(jī)研究了S/B對(duì)熱效率以及爆震的影響規(guī)律[8]。高瑩等進(jìn)行了S/B對(duì)汽油機(jī)缸內(nèi)流場(chǎng)的影響研

以通過(guò)采用先進(jìn)的缸內(nèi)燃燒技術(shù)以及缸外后處理技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。那么，如果采用具有低碳特性的替代燃料并結(jié)合先進(jìn)缸內(nèi)燃燒技術(shù)就能同時(shí)滿(mǎn)足能源不足、控制污染和減少碳排放的要求。隨后，低溫燃燒理論被提出，并且逐漸被認(rèn)為是指導(dǎo)改進(jìn)傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)性能的先進(jìn)理論之一。雙燃料燃燒方式是傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)實(shí)現(xiàn)低溫燃燒的一種典型方法，大量的研究證實(shí)了雙燃料模式可以同時(shí)降低NOX和PM排放，并且天然氣燃料優(yōu)越的理化特性使其被認(rèn)為是最適合雙燃料內(nèi)燃機(jī)的替代燃料之一[4]。本文以德國(guó)MAN公司的L21

往往無(wú)法達(dá)到維持缸內(nèi)點(diǎn)火的最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。因此，對(duì)該型內(nèi)燃機(jī)的低溫啟動(dòng)性能進(jìn)行分析研究，有利于解決首次啟動(dòng)困難的問(wèn)題[1]。1 低溫啟動(dòng)過(guò)程分析與優(yōu)化設(shè)想1.1 低溫正常啟動(dòng)過(guò)程該型內(nèi)燃機(jī)在低溫啟動(dòng)正常時(shí)，首先進(jìn)行預(yù)供油，然后啟動(dòng)馬達(dá)拖動(dòng)內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，在吸氣沖程吸入新鮮空氣，壓縮沖程使缸內(nèi)溫度初步提高。當(dāng)出現(xiàn)首個(gè)做功沖程后，此時(shí)的高溫廢氣對(duì)氣缸內(nèi)外進(jìn)行加熱，并推動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)。排氣沖程的高溫廢氣進(jìn)入渦輪增壓器，增壓空氣被壓縮時(shí)溫度升高。當(dāng)進(jìn)入到下一個(gè)吸氣沖程時(shí)，部

同轉(zhuǎn)速下發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)缸內(nèi)滾流運(yùn)動(dòng)和流通系數(shù)的側(cè)重點(diǎn)有所區(qū)別：低速運(yùn)行時(shí)要求較高的滾流比，而高速運(yùn)行時(shí)則需要較大的流通系數(shù)［1］?？勺儩L流進(jìn)氣系統(tǒng)不但可在高速工況下具有較高的流通性能，而且可以確保發(fā)動(dòng)機(jī)在低速運(yùn)行過(guò)程中缸內(nèi)具有較強(qiáng)的滾流運(yùn)動(dòng)，兩者兼顧從而保證發(fā)動(dòng)機(jī)的排放特性和燃油經(jīng)濟(jì)性［2-3］。對(duì)進(jìn)氣道及缸內(nèi)流場(chǎng)的研究，特別是對(duì)帶有可變滾流進(jìn)氣系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)流場(chǎng)的分析，為進(jìn)氣系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了理論基礎(chǔ)［4］。國(guó)外對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)可變技術(shù)的研究開(kāi)始得較早。FEV 公

效應(yīng)，能有效降低缸內(nèi)溫度。目前，缸內(nèi)水與空氣和燃油相互作用，通過(guò)試驗(yàn)或者一維仿真的方法無(wú)法有效分析水在缸內(nèi)的分布規(guī)律及水和燃油相互作用的深層機(jī)理。為此，本文針對(duì)汽油機(jī)在高速大負(fù)荷加濃工況下進(jìn)行進(jìn)氣道噴水，應(yīng)用CFD軟件模擬研究在不同噴水比例和點(diǎn)火時(shí)刻下，缸內(nèi)油水混合和燃燒特性。本文分析水在缸內(nèi)的分布規(guī)律，以及水和燃油的相互作用，加深對(duì)噴水取代燃油加濃效果的理解，為噴水發(fā)動(dòng)機(jī)的開(kāi)發(fā)過(guò)程提供理論依據(jù)。1 計(jì)算模型的建立及其驗(yàn)證本文研究對(duì)象為4行程4氣門(mén)缸內(nèi)直噴

2]，但由于缺失缸內(nèi)三維流場(chǎng)的細(xì)節(jié)，無(wú)法揭示全可變配氣技術(shù)改善發(fā)動(dòng)機(jī)性能的根本機(jī)理[3-4]。本文應(yīng)用SolidWorks三維建模軟件，根據(jù)中高速柴油機(jī)實(shí)物建立三維模型，利用ICEM CFD對(duì)三維模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，改變配氣參數(shù)進(jìn)行柴油機(jī)工作過(guò)程缸內(nèi)流場(chǎng)仿真分析研究配氣參數(shù)對(duì)柴油機(jī)缸內(nèi)流場(chǎng)和性能的影響機(jī)理。1 三維模型建立為了保證仿真計(jì)算的精度，利用SolidWorks軟件建立柴油機(jī)的三維模型充分還原氣道結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，并使用ANSYS公司的ICEM CFD專(zhuān)業(yè)流

甲醇-汽油燃料的缸內(nèi)物理特性及其對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒排放性能的影響。1 發(fā)動(dòng)機(jī)建模與試驗(yàn)驗(yàn)證以某直噴汽油發(fā)動(dòng)機(jī)為研究對(duì)象，在其進(jìn)氣道上設(shè)置低壓噴醇系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣道噴射甲醇與缸內(nèi)直接噴射汽油的MPI+GDI復(fù)合噴射系統(tǒng)。具體參數(shù)設(shè)置如表1所示，GDI噴油器各束油霧方向由30 mm豎直落點(diǎn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)確定。將其三維幾何模型保存為STL格式并導(dǎo)入CFD程序中，在程序中對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)各部分進(jìn)行定義。該模型采用Liu的56種物質(zhì)、168種反應(yīng)的骨架機(jī)理[12]，該機(jī)理加入了Li的甲醇

混合，柴油則采用缸內(nèi)直噴技術(shù)，試驗(yàn)結(jié)果顯示：氫氣添加使得發(fā)動(dòng)機(jī)的有效熱效率明顯上升，缸內(nèi)壓力的峰值和放熱率急劇增加，隨著氫氣含量的增加，碳氧化物和微粒的排放有所降低、氮氧化物排放有所增加。Y Karag?z[5]更進(jìn)一步研究了不同負(fù)荷下添加氫氣對(duì)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排放特性的影響，試驗(yàn)結(jié)果顯示，發(fā)動(dòng)機(jī)在部分負(fù)荷時(shí)，氫氣添加后氮氧化合物和微粒的排放會(huì)基本保持不變，而發(fā)動(dòng)機(jī)在全負(fù)荷的時(shí)候，氮氧化合物的排放由于氫氣的添加而變得急劇升高。為了進(jìn)一步考察氫氣添加后對(duì)燃燒過(guò)程中

再循環(huán)率的升高，缸內(nèi)的溫度和壓力降低，滯燃期和燃燒持續(xù)期增加，燃燒放熱重心后移，缸內(nèi)NOx排放有明顯的降低。關(guān)鍵詞：氫發(fā)動(dòng)機(jī);EGR;燃燒;NO排放中圖分類(lèi)號(hào)：U464 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 文章編號(hào)：1671-7988（2020）01-15-03Abstract： Taking a ignited single-cylinder hydrogen engine modified by a gasoline engine as the research ob

。與此同時(shí)，采用缸內(nèi)噴水技術(shù)在內(nèi)燃機(jī)工作過(guò)程中向缸內(nèi)噴水，通過(guò)噴入缸內(nèi)的水吸收燃燒放熱、降低缸內(nèi)溫度，可對(duì)缸內(nèi)燃燒過(guò)程進(jìn)行直接干預(yù)，實(shí)現(xiàn)燃燒速率的控制與優(yōu)化［10-11］。同時(shí)，噴入缸內(nèi)的水相變膨脹，推動(dòng)活塞做功，實(shí)現(xiàn)熱效率進(jìn)一步提升［12］。通過(guò)尾氣對(duì)噴入缸內(nèi)的水進(jìn)行預(yù)加熱，可實(shí)現(xiàn)廢氣能量回收，增加進(jìn)入缸內(nèi)水的能量，加快水的蒸發(fā)速率［13］。通過(guò)已開(kāi)展的點(diǎn)燃式ICRC發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，由缸內(nèi)混合氣自燃導(dǎo)致的爆震等非正常燃燒現(xiàn)象，極大地制約了ICRC熱效

水蒸發(fā)吸熱來(lái)降低缸內(nèi)燃燒溫度[8]，實(shí)現(xiàn)顆粒物排放降低的原因在于水霧分解產(chǎn)生的OH基團(tuán)與顆粒物反應(yīng)[9].燃燒摻水技術(shù)主要有以下三種實(shí)現(xiàn)方式：① 燃料乳化；② 進(jìn)氣道噴水；③ 缸內(nèi)噴水.燃料乳化技術(shù)在燃料噴射前使用乳化劑將固定比例的柴油和水充分混合，通過(guò)燃油噴嘴直接噴入燃燒室內(nèi).燃料乳化技術(shù)促進(jìn)燃燒過(guò)程主要利用“微爆”理論[10].Abu-Zaid和Sajith等[11-12]發(fā)現(xiàn)乳化柴油可以有效提高功率.Basha等[13]使用乳化柴油提高了柴油機(jī)效率約

水蒸發(fā)吸熱來(lái)降低缸內(nèi)燃燒溫度[8]，實(shí)現(xiàn)顆粒物排放降低的原因在于水霧分解產(chǎn)生的OH基團(tuán)與顆粒物反應(yīng)[9].燃燒摻水技術(shù)主要有以下三種實(shí)現(xiàn)方式：① 燃料乳化；② 進(jìn)氣道噴水；③ 缸內(nèi)噴水.燃料乳化技術(shù)在燃料噴射前使用乳化劑將固定比例的柴油和水充分混合，通過(guò)燃油噴嘴直接噴入燃燒室內(nèi).燃料乳化技術(shù)促進(jìn)燃燒過(guò)程主要利用“微爆”理論[10].Abu-Zaid和Sajith等[11-12]發(fā)現(xiàn)乳化柴油可以有效提高功率.Basha等[13]使用乳化柴油提高了柴油機(jī)效率約

氣道噴射正丁醇、缸內(nèi)噴射生物柴油的試驗(yàn)，結(jié)果表明，這種燃燒方式可以降低缸內(nèi)最高溫度，減少NOx排放[15]；Doan等對(duì)不同負(fù)荷下燃用正丁醇/柴油混合燃料的排放特性進(jìn)行了研究，指出隨正丁醇摻混比增大，碳煙、氮氧化物降低，碳?xì)渑欧旁黾樱艢鉁囟认陆礫16]；堯命發(fā)研究了正丁醇/生物柴油高預(yù)混壓燃的燃燒和排放特性，指出在正丁醇比例為80%～85%時(shí)，提前生物柴油的噴油時(shí)刻可以實(shí)現(xiàn)較高的熱效率，低的NOx和碳煙排放[17]；黃維等得出在小負(fù)荷時(shí)缸內(nèi)壓力的最大值

R降低了氧濃度和缸內(nèi)溫度，使NOx排放大量降低。在柴油機(jī)晚噴燃燒方式中，EGR是關(guān)鍵技術(shù)之一。為了更好的理解柴油的晚噴燃燒特性，本文將KIVA-3V三維仿真平臺(tái)應(yīng)用于某6缸高壓共軌柴油機(jī)，研究了EGR對(duì)其燃燒和排放特性的影響。1 計(jì)算模型及模型驗(yàn)證本文以一臺(tái)某型 6缸高壓共軌柴油機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)為研究對(duì)象，其基本參數(shù)如表1所示，研究工況的噴油始點(diǎn)為2oCA，屬于晚噴燃燒范疇。該發(fā)動(dòng)機(jī)有對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的燃燒室，采用中間對(duì)稱(chēng)布置的8孔噴油器，工程中的計(jì)算域通常取1/8氣缸作

等研究了空燃比對(duì)缸內(nèi)直噴甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)非法規(guī)排放的影響，研究結(jié)果表明，減稀空燃比能夠降低未燃甲醇及甲醛的濃度。李理光[7]等基于單次循環(huán)HC排放對(duì)比試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，失火與著火相比，HC排放的峰值增加80%。冷起動(dòng)時(shí)缸壁溫度較低，水蒸氣易發(fā)生凝結(jié)，濕潤(rùn)火花塞的概率較大，失火發(fā)生概率增大，而甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)由于甲醇蒸發(fā)潛熱大，冷起動(dòng)缸內(nèi)溫度更低，失火概率大大增加，所以，要控制冷起動(dòng)過(guò)程中HC排放，必須嚴(yán)格控制冷起動(dòng)失火現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)首循環(huán)的“即噴即著”?；诩状及l(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)

術(shù)有增壓小排量、缸內(nèi)直噴技術(shù)、均質(zhì)壓燃和雙燃料技術(shù)[1-3]。其中，缸內(nèi)直噴技術(shù)被認(rèn)為是汽油機(jī)的未來(lái)主流技術(shù)。汽油機(jī)一般會(huì)綜合運(yùn)用GDI技術(shù)、廢氣渦輪增壓技術(shù)和VVT技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)較好的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性能[4-5]。缸內(nèi)流運(yùn)動(dòng)對(duì)汽油機(jī)燃燒過(guò)程影響很大[6]，缸內(nèi)氣體流動(dòng)主要有渦流和滾流兩種形式。渦流和滾流可以增加壓縮終了時(shí)缸內(nèi)的湍流強(qiáng)度，湍流強(qiáng)度又可大幅度加快火焰?zhèn)鞑ニ俣?，提高燃燒效率，進(jìn)而影響發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性[7-8]。因此，在VVT增壓直噴汽

，在高原條件下其缸內(nèi)油氣混合、燃燒過(guò)程以及排放鮮有研究。因此，本研究采用數(shù)值模擬的方法研究海拔對(duì)OPOC二沖程柴油機(jī)缸內(nèi)工作過(guò)程的影響，并進(jìn)一步分析高原環(huán)境下OPOC二沖程柴油機(jī)缸內(nèi)油氣混合及燃燒過(guò)程的變化。1 仿真方案設(shè)計(jì)1.1 研究對(duì)象及計(jì)算模型試驗(yàn)用機(jī)為OPOC二沖程柴油機(jī)，其通過(guò)布置在發(fā)動(dòng)機(jī)中間的曲軸驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)排氣兩次活塞運(yùn)動(dòng)的控制，活塞運(yùn)動(dòng)過(guò)程中氣缸容積最小時(shí)對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角稱(chēng)為內(nèi)容積止點(diǎn)(180°，TDC)，氣缸容積最大時(shí)對(duì)應(yīng)

壓縮過(guò)程開(kāi)始時(shí)氣缸內(nèi)殘留的廢氣量少，新鮮空氣量多，就可為燃料的完全、及時(shí)燃燒創(chuàng)造了條件。燃料完全而及時(shí)的燃燒不但可使發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出更大的功率，提高其動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，使發(fā)動(dòng)機(jī)具有較高的熱效率，而且完全燃燒還意味著有害排放污染物減少。另外，及時(shí)的燃燒還意味著較低的循環(huán)平均溫度，從而提高柴油機(jī)的可靠性。因此，掃氣過(guò)程的質(zhì)量直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性和排放特性，是發(fā)動(dòng)機(jī)工作優(yōu)劣的先決條件[6]。掃氣過(guò)程進(jìn)行的好壞主要由掃氣形式、掃氣口結(jié)構(gòu)和掃氣壓力決定。表

氣射流的流動(dòng)以及缸內(nèi)渦團(tuán)的形成與發(fā)展有著重要的導(dǎo)向作用；同時(shí)活塞接近上止點(diǎn)時(shí)火花塞附近的氣流特性對(duì)火核形成與發(fā)展以及火焰的傳播都有著較大的影響[1-3]。若火花塞處于高速氣流區(qū)，不易形成穩(wěn)定的火焰核心，火焰容易熄滅。另外，若火花塞附近的湍流強(qiáng)度適當(dāng)，可以加強(qiáng)火花塞電極與可燃混合氣分子間的碰撞概率，提高著火階段的燃燒化學(xué)反應(yīng)速度，使熱量和活性中心的累積速度加快，易于形成火焰核心[4-5]。因此，火花塞附近的氣流應(yīng)為低速且有合適的湍流強(qiáng)度。目前，火花塞結(jié)構(gòu)對(duì)缸

機(jī)；2）柴油引燃缸內(nèi)直噴天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)，這類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)在壓縮沖程活塞運(yùn)動(dòng)到接近上止點(diǎn)附近噴入天然氣，天然氣被燃燒的柴油點(diǎn)燃[1–3]。針對(duì)第2種，不同于現(xiàn)有船用發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)噴射汽化后的天然氣，將“LNG缸內(nèi)液噴”這一概念引入文中[4–5,7]，LNG不經(jīng)過(guò)氣化過(guò)程，以液態(tài)（約111 K）直接噴入缸內(nèi)。相比傳統(tǒng)的氣態(tài)噴射，能夠更大限度的利用液化天然氣的冷能，由于天然氣在缸內(nèi)液化降低了缸內(nèi)溫度，可以降低NOX的排放量，同時(shí)也降低了發(fā)動(dòng)機(jī)爆震的概率，保證了發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性

)柴油機(jī)起動(dòng)過(guò)程缸內(nèi)竄機(jī)油現(xiàn)象的可視化研究李曉倫1,2，李向榮1,2,陳彥林1,2,趙偉華1,2,劉福水1,2(1.北京理工大學(xué)機(jī)械與車(chē)輛學(xué)院，北京 100081；2.高效低排放內(nèi)燃機(jī)技術(shù)工業(yè)和信息化部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081)在單缸機(jī)上利用內(nèi)窺鏡技術(shù)觀(guān)察到了起動(dòng)過(guò)程中缸內(nèi)有竄機(jī)油的現(xiàn)象。采用圖像分析和試驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方法，分析了缸內(nèi)竄機(jī)油現(xiàn)象發(fā)生的原因，研究了轉(zhuǎn)速和進(jìn)氣壓力對(duì)柴油機(jī)起動(dòng)倒拖工況下缸內(nèi)竄機(jī)油現(xiàn)象的影響，研究了起動(dòng)著火運(yùn)行時(shí)缸內(nèi)的竄機(jī)油

成像技術(shù)的柴油機(jī)缸內(nèi)燃燒模型開(kāi)發(fā)能源危機(jī)、環(huán)境影響引發(fā)了汽車(chē)制造商開(kāi)始專(zhuān)注于發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)化技術(shù)的開(kāi)發(fā)。柴油機(jī)具有較高的熱效率，能夠提高燃油利用率，被廣泛應(yīng)用在客車(chē)、載貨汽車(chē)等中重型汽車(chē)上。對(duì)柴油機(jī)進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，需要模擬出發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)柴油燃燒的整個(gè)過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)柴油機(jī)性能、燃油消耗和排放的預(yù)測(cè)。過(guò)去對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)柴油燃燒過(guò)程的模擬，主要通過(guò)對(duì)缸內(nèi)壓力變化和柴油機(jī)熱釋放率來(lái)表示，不能精確反映出發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)柴油燃燒的完整過(guò)程。對(duì)此，需要開(kāi)發(fā)出更為精確的柴油機(jī)缸內(nèi)燃燒模

乙醇缸內(nèi)直噴加熱技術(shù)對(duì)乙醇缸內(nèi)直噴與進(jìn)氣道噴射組合發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒和排放的影響乙醇缸內(nèi)直噴與進(jìn)氣道噴射組合是一種在火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)中更有效、更靈活地利用乙醇燃料的新技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)需要解決一個(gè)問(wèn)題，即乙醇燃料蒸氣壓低、潛熱大及乙醇的蒸發(fā)速度減慢而導(dǎo)致在發(fā)動(dòng)機(jī)火花點(diǎn)火時(shí)燃油混合物燃燒緩慢，致使CO和HC的排放量增加。為解決該問(wèn)題，提出了一種乙醇缸內(nèi)直噴加熱技術(shù)。介紹了乙醇缸內(nèi)直噴加熱技術(shù)對(duì)乙醇缸內(nèi)直噴和進(jìn)氣道噴射組合發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒和排放的影響。研究結(jié)果表明：①由于蒸發(fā)速度

成分可能對(duì)汽油的缸內(nèi)燃燒和排放產(chǎn)生影響，為了滿(mǎn)足不斷嚴(yán)格的排放法規(guī)要求，需要對(duì)不同組成成分汽油的燃燒特性進(jìn)行分析。通過(guò)試驗(yàn)對(duì)兩種不同組成成分的汽油進(jìn)行分析，兩種汽油分別記為FACEF和FACEG，兩種汽油的研究法辛烷值（RON）分別為94.4和96.5、馬達(dá)法辛烷值（MON）分別為88.8何85.4、抗爆指數(shù)（AKI）分別為91.6和91。采用奧地利李斯特（AVL）公司生產(chǎn)的AVL5405汽油缸內(nèi)直噴火花塞點(diǎn)火汽油機(jī)進(jìn)行燃燒試驗(yàn)。設(shè)定汽油機(jī)轉(zhuǎn)速為1500r

機(jī)多孔噴油器汽油缸內(nèi)直噴（GDI）技術(shù)能夠有效改善汽油機(jī)的缸內(nèi)燃燒過(guò)程，從而降低汽油機(jī)排放，使其滿(mǎn)足嚴(yán)格的排放法規(guī)要求。近些年，開(kāi)始對(duì)GDI汽油機(jī)噴油器進(jìn)行優(yōu)化，以在燃燒室內(nèi)形成具有高湍流特征的可燃混合氣，進(jìn)一步改善汽油和空氣的混合過(guò)程。近年出現(xiàn)的多孔噴油器引起了眾多研究人員的關(guān)注，將其進(jìn)行廣泛應(yīng)用前，還需要研究多孔噴油器對(duì)缸內(nèi)汽油噴霧與空氣混合產(chǎn)生的影響。通過(guò)試驗(yàn)進(jìn)行分析時(shí)，采用德國(guó)大眾汽車(chē)集團(tuán)子品牌奧迪EA888Gen2汽車(chē)上使用的GDI汽油機(jī)。試驗(yàn)前

基于缸內(nèi)雙直噴策略改善增壓低溫汽油機(jī)效率的研究與常規(guī)汽油機(jī)相比，增壓低溫汽油機(jī)能夠在不降低燃油經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)減少排放，使汽油機(jī)能夠滿(mǎn)足不斷嚴(yán)格的排放法規(guī)要求。而新出現(xiàn)的缸內(nèi)雙直噴（DDI）策略，結(jié)合了缸內(nèi)直噴策略和多次噴射策略?xún)煞N噴射策略的優(yōu)點(diǎn)，能夠改善增壓低溫汽油機(jī)的效率。缸內(nèi)D-DI策略是將待噴射的大部分燃油在增壓低溫汽油機(jī)的進(jìn)氣沖程中，采用缸內(nèi)直噴的方式注入；而將另外小部分燃油在增壓低溫汽油機(jī)的壓縮沖程中，同樣采用缸內(nèi)直噴的方式注入。由此，將會(huì)產(chǎn)生部分

壓縮比預(yù)估發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)有效壓縮比的調(diào)整對(duì)于先進(jìn)的燃燒控制策略是非常關(guān)鍵的方法之一，通過(guò)測(cè)量進(jìn)氣歧管上端的缸內(nèi)氣體壓力，可以獲得調(diào)整有效壓縮比的數(shù)據(jù)。通過(guò)制定合理的燃燒控制策略，從而降低排放，同時(shí)保證發(fā)動(dòng)機(jī)較高的工作效率。進(jìn)氣門(mén)的關(guān)閉時(shí)間會(huì)直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)有效壓縮比的大小。到目前為止，有效壓縮比通常都是根據(jù)缸內(nèi)壓力數(shù)據(jù)計(jì)算得到，而這需要使用可靠的缸內(nèi)壓力傳感器進(jìn)行測(cè)量。但這些傳感器無(wú)法裝備到量產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)上，所以需要一種計(jì)算方法，即在不使用缸內(nèi)壓力數(shù)據(jù)的情況下確

慧　劉漢濤柴油機(jī)缸內(nèi)燃燒過(guò)程仿真山西中北大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院王慧劉漢濤本文以某6缸柴油機(jī)為研究對(duì)象，建立燃燒過(guò)程計(jì)算模型，對(duì)從進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉到排氣門(mén)打開(kāi)的過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬，通過(guò)計(jì)算出的缸內(nèi)壓力、放熱率和溫度場(chǎng)分布圖來(lái)預(yù)測(cè)其基本性能，并實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)與運(yùn)行參數(shù)的優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)減排節(jié)能。柴油機(jī)；燃燒過(guò)程；數(shù)值模擬引言?xún)?nèi)燃機(jī)自誕生以來(lái)，憑借其熱效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、比質(zhì)量小等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于交通運(yùn)輸、農(nóng)業(yè)和工程機(jī)械，為人類(lèi)社會(huì)的快速發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。柴油機(jī)給人類(lèi)生

缸點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)，缸內(nèi)壓力傳感器布置見(jiàn)圖1。估算法則主要依靠缸內(nèi)壓力簡(jiǎn)化的線(xiàn)性時(shí)變參數(shù)模型，這種模型考慮了壓縮比、燃燒過(guò)程和膨脹過(guò)程對(duì)缸壓的影響。由于燃燒閉環(huán)控制模型要用到缸內(nèi)燃燒過(guò)程的熱力學(xué)動(dòng)態(tài)模型，因此可以用韋伯函數(shù)大致估算出燃燒過(guò)程的放熱率，并對(duì)估算法則在穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)過(guò)程進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。這種實(shí)時(shí)閉環(huán)控制還面臨一個(gè)難題，就是容易受缸內(nèi)燃燒噪聲及不穩(wěn)定因素的影響，這也是該估算法則需要用低通濾波對(duì)內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)燃燒高頻噪聲進(jìn)行過(guò)濾的原因。總之，用實(shí)時(shí)估算法可以有效地

130011）?缸內(nèi)直噴與氣道噴射汽油機(jī)燃燒過(guò)程可視化研究付磊宮艷峰竇慧莉李顯李華（中國(guó)第一汽車(chē)股份有限公司技術(shù)中心，長(zhǎng)春130011）【摘要】為了對(duì)比分析缸內(nèi)直噴汽油機(jī)和氣道噴射汽油機(jī)缸內(nèi)燃燒過(guò)程，基于高速攝像系統(tǒng)進(jìn)行了缸內(nèi)燃燒過(guò)程可視化研究，并獲得兩種供油方式的缸內(nèi)燃燒特征。對(duì)比結(jié)果表明，氣道噴射汽油機(jī)在暖機(jī)過(guò)程缸內(nèi)擴(kuò)散燃燒現(xiàn)象明顯；氣道噴射汽油機(jī)在暖機(jī)過(guò)程的高速攝像結(jié)果中火焰區(qū)域亮度不均勻，而缸內(nèi)直噴汽油機(jī)的缸內(nèi)燃燒高速攝像結(jié)果中火焰區(qū)域亮度較均勻，

研究點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)瞬態(tài)三維流場(chǎng)的模擬研究對(duì)進(jìn)一步了解發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)湍流運(yùn)動(dòng)情況和燃燒情況具有重要的作用，同時(shí)也能為缸內(nèi)燃燒模擬過(guò)程中的大渦模擬模型研究提供重要數(shù)據(jù)參考。用層析粒子成像測(cè)速技術(shù)對(duì)直噴火花塞點(diǎn)燃式光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行相關(guān)研究，對(duì)進(jìn)氣和壓縮沖程的瞬態(tài)體積流場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量中用雙脈沖鐳激光進(jìn)行照明，同時(shí)有4臺(tái)高清攝像機(jī)對(duì)缸內(nèi)情況進(jìn)行捕捉。通過(guò)改變攝像機(jī)之間的不同角度可以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)不同位置的三維流場(chǎng)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)全方位捕捉，這樣可以觀(guān)察到47×35×4mm3

速激光成像技術(shù)的缸內(nèi)氣流和燃料噴霧相互影響研究通過(guò)缸內(nèi)氣流分層控制，可以實(shí)現(xiàn)火花塞點(diǎn)火缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴霧流動(dòng)，從而改善燃料經(jīng)濟(jì)性。由于燃料是在壓縮沖程的末端被噴射到氣缸內(nèi)，所以燃料混合物的準(zhǔn)備階段對(duì)于點(diǎn)火可靠性非常重要。在每個(gè)循環(huán)中進(jìn)行多次噴射可以有效提高總體的燃燒穩(wěn)定性。然而，不同循環(huán)的燃燒情況不同，缸內(nèi)氣流的影響強(qiáng)烈，前一次噴射和后續(xù)噴射之間形成的燃料噴霧流動(dòng)方向紊亂和燃?xì)饣旌衔锏男纬墒窃斐蛇@種現(xiàn)象的一個(gè)原因。對(duì)缸內(nèi)氣體運(yùn)動(dòng)和多層燃料噴射形成的噴

活塞二沖程汽油機(jī)缸內(nèi)滾流的組織與利用馬富康1，2，趙長(zhǎng)祿1，趙振峰1，王豪1（1.北京理工大學(xué)機(jī)械與車(chē)輛學(xué)院，北京100081；2.中北大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院，山西太原030051）通過(guò)三維計(jì)算流體力學(xué)軟件AVL-Fire模擬了對(duì)置活塞二沖程（OP2S）缸內(nèi)直噴汽油機(jī)的掃氣、混合氣形成和燃燒過(guò)程，對(duì)比分析了3種不同的缸內(nèi)流動(dòng)組織方案，包括：平頂活塞加均勻掃氣、平頂活塞加非均勻掃氣和凹坑活塞加非均勻掃氣對(duì)氣流運(yùn)動(dòng)和掃氣過(guò)程的影響。同時(shí)，針對(duì)采用非均勻進(jìn)氣腔的

同燃油噴射方式下缸內(nèi)燃燒情況的試驗(yàn)研究馬璽1，2劉義佳1，2關(guān)松1，2袁軍亮1，2胡曉1，2張士偉1，2 （1-長(zhǎng)城汽車(chē)股份有限公司技術(shù)中心河北保定0710002-河北省汽車(chē)工程技術(shù)研究中心）對(duì)于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)而言，燃油噴射方式分為氣道噴射和缸內(nèi)直噴。采用氣道噴射，燃油與新鮮空氣具有更長(zhǎng)的混合時(shí)間，油氣混合均勻；采用缸內(nèi)直接噴射，利用燃油在缸內(nèi)的蒸發(fā)吸熱降低混合氣溫度，可提高充氣效率。從缸內(nèi)燃燒參數(shù)的角度，分析低速、中小負(fù)荷工況汽油發(fā)動(dòng)機(jī)在氣道噴射和缸內(nèi)直噴狀

面積和擠氣間隙對(duì)缸內(nèi)速度場(chǎng)、濃度場(chǎng)、湍動(dòng)能場(chǎng)及放熱率、平均有效壓力、燃燒持續(xù)期等缸內(nèi)燃燒特征參數(shù)的影響。CFD分析表明：合理設(shè)計(jì)燃燒室活塞頂面形狀，可以在壓縮上止點(diǎn)附近形成較強(qiáng)擠流，促進(jìn)缸內(nèi)燃燒。擠流對(duì)組織缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)、提高點(diǎn)火時(shí)刻火花塞附近湍流強(qiáng)度以及改善發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒都有較大作用。汽油機(jī)燃燒室擠流數(shù)值模擬引言組織良好的缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)可以改善燃燒過(guò)程，從而改善內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性以及降低排放。利用燃燒室結(jié)構(gòu)在壓縮上止點(diǎn)形成強(qiáng)烈擠流并迅速轉(zhuǎn)化為湍動(dòng)能，是汽油機(jī)

良好的性能，隨著缸內(nèi)直噴燃燒技術(shù)的發(fā)展，天然氣和缸內(nèi)直噴技術(shù)相結(jié)合可提高天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性［4－5］。針對(duì)1臺(tái)缸內(nèi)直噴CNG發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)，測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)壓力，分析缸內(nèi)壓力升高率、放熱率及缸內(nèi)溫度等隨轉(zhuǎn)速、負(fù)荷和點(diǎn)火提前角的變化。1 試驗(yàn)裝置及過(guò)程在不改變?cè)瓩C(jī)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，將1臺(tái)4缸、四沖程、四氣門(mén)、水冷汽油機(jī)改制為1臺(tái)缸內(nèi)直噴CNG發(fā)動(dòng)機(jī)，其中CNG噴嘴布置在2個(gè)進(jìn)氣門(mén)之間，噴射壓力為1.8MPa，壓縮比為12∶1，排量為2L，最大扭矩轉(zhuǎn)速

朗日多段模型仿真缸內(nèi)液滴離散過(guò)程，采用Reitz and Diwakar破碎模型仿真液滴破碎過(guò)程，采用基于渦破碎概念的特征時(shí)間尺度模型仿真燃燒過(guò)程。如圖1所示，計(jì)算網(wǎng)格采用180°的部分網(wǎng)格，由120000個(gè)體網(wǎng)格組成。仿真結(jié)果表明，在電機(jī)起動(dòng)情況下，缸壓與缸內(nèi)溫度峰值出現(xiàn)在360°曲軸轉(zhuǎn)角，數(shù)值分別為5.7MPa和1050K；采用單次噴射時(shí)，噴油結(jié)束時(shí)刻缸內(nèi)壓力與溫度分別為5.1MPa和940K；噴油結(jié)束后3°曲軸轉(zhuǎn)角開(kāi)始燃燒，燃燒過(guò)程中缸內(nèi)壓力與溫度峰

分預(yù)混壓燃和燃料缸內(nèi)直噴燃燒相結(jié)合的復(fù)合燃燒方式，預(yù)混燃料可以采用進(jìn)氣道噴射或提前向缸內(nèi)直噴的方法給氣缸提供燃料，然后在壓縮行程末期直接向缸內(nèi)進(jìn)行燃料主噴射[5]。為深入了解進(jìn)氣預(yù)混發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒特性，本文采用進(jìn)氣道預(yù)混二甲醚 （DME）—缸內(nèi)直接噴射柴油的復(fù)合噴射方式實(shí)現(xiàn)PCCI，同時(shí)研究DME預(yù)混比和冷EGR率對(duì)進(jìn)氣預(yù)混發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒特性的影響。試驗(yàn)用原機(jī)為東方紅YTR2105型四沖程、非增壓直噴式柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，其主要性能參數(shù)如表1所列。試驗(yàn)中將原機(jī)改裝為進(jìn)氣

的波動(dòng)入手，但從缸內(nèi)壓力信號(hào)到轉(zhuǎn)速信號(hào)，有很多中間傳遞環(huán)節(jié)的干擾。而缸內(nèi)壓力直接反映柴油機(jī)的工作性能，包括進(jìn)氣過(guò)程的好壞、氣缸的氣密性、燃料燃燒的完整程度。因此，測(cè)取壓力信號(hào)可以對(duì)柴油機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)。測(cè)量不同噴油量時(shí)各個(gè)氣缸的缸內(nèi)壓力信號(hào)，對(duì)不同氣缸的缸內(nèi)壓力信號(hào)進(jìn)行了互相關(guān)分析，比較不同噴油量和互相關(guān)系數(shù)之間的關(guān)系，通過(guò)互相關(guān)系數(shù)的比較，分析柴油機(jī)各缸工作的不均勻性，為故障缸號(hào)的診斷和故障程度的判斷提供參考。1 缸內(nèi)壓力與噴油量關(guān)系模型建立缸內(nèi)氣體

，燃燒越迅速，而缸內(nèi)混合氣當(dāng)量比越小。結(jié)果還表明：在排氣門(mén)開(kāi)啟時(shí)刻缸內(nèi)未燃甲醇的量較高，碳煙的排放量很低，小于1×10-9。計(jì)算結(jié)果可為HCCI甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒和排放性能改善提供一定的理論依據(jù)。燃燒數(shù)值模擬甲醇HCCI1 前言HCCI燃燒是一種新的燃燒方式，采用均質(zhì)混合氣的方式，在上止點(diǎn)附近將混合氣壓縮著火。與傳統(tǒng)的火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)相比，HCCI方式采用均勻的空氣與燃料混合氣，用壓燃代替火花塞點(diǎn)火方式；與傳統(tǒng)的缸內(nèi)直噴柴油機(jī)相比，HCCI方式的混合氣充量是均