第2期（总第229期） 2017年4月
车用发动机 VEHICLEENGINE
No 2(Serial No 229)
Apr2017
基于Fe304-乙二醇纳米流体的直喷汽油机
冷却水套传热研究
徐梦杰，王惜慧
（华南理工大学机械与汽车工程学院，广东广州510640）
摘要：在乙二醇冷却液中添加Fe;O4纳米粒子作为直喷汽油机冷却液，利用CFD软件Fluent对不同浓度冷却液下直喷汽油机冷却水套的传热进行了三维模拟计算，并考虑纳米流体导热系数、比热容等物性参数随温度的比，以Fe04-乙二醇纳米流体作为冷却液能够提高内燃机的散热性能，水套壁面温度降低明显，且浓度越大冷却效果越好。
关键词：纳米流体：直喷式汽油机：冷却水套：仿具 DOI: 10 3969/j issn 1001-2222 2017 02 003
中图分类号：TK4142
文献标志码：B
文章编号：1001-2222（2017)02-0012-07
传统汽油机不同负荷时进气采用节流方式进行“量调节”，泵气损失大、经济性差。涡轮增压直喷汽油机克服了涡轮增压响应延迟的缺点，有良好的瞬态响应。油滴吸热使得缸内温度下降，充气系数提高2%～3%，爆震倾向的降低使得压缩比提高 1～2，从而改善了排放和燃油经济性1-3]，其升功率可以达到100kW/L]。相对于自然吸气汽油机，相同功率下增压发动机尺寸更小，质量更轻，比功率更高，整车燃油经济性得到改善。所以增压直喷汽油机既能实现汽车轻量化，文兼顾子排放性能，动力性和经济性。直喷汽油机有着油耗低、扭矩高、功率大的优点，也能改善汽车响应性和操控性，应用前景广阔了。然而,随着增压比的提高和性能的提升，直喷汽油机易产生爆震现象，超级爆震是目前增压直喷汽油机提高升功率和降低燃油消耗率遇到的瓶颈之一[7-1],对发动机有很大破坏性。对于超级爆震的抑制措施，奇瑞公司和大众认为扫气可以控制超级爆震L8-9]，GM公司则提出加浓混合气来抑制超级爆震12]，但上述方法均牺牲了燃油经济性。美国西南研究院3经过试验得出EGR中冷对超级爆有明显的抑制效果，但EGR中冷结构复杂、成本增加，并降低了汽油机功率密度。大津大学张志福试验发现冷御水温度下降能够缓解超级展震项向，当
收稿日期：2016-12-05；修回日期：2017-03-08
冷却水温由90℃降至70℃超级爆震消失。另外由于结构紧漆，直喷汽油机容易过热，造成充气系数下降，燃烧不正常，机油变质和烧损，零件的摩擦和磨损加剧，便得内燃机的动力性、经济性、日靠性和邮久性全面恶化，因此，合理地解决直喷汽油机散热问题变得日益重要。目前，冷却系统的技术受两方面因素限制：一是冷却液侧，传统的冷却液（水和乙二醇)导热系数小；二是空气侧，散热器的优化空间已不大，增大散热器面积，虽然能改善空气侧散热，但受到容量、风阻和轻量化的制约。改进内燃机冷却腔结构和材料等传统措施已不能满足要求，采用更高效的纳米流体替代传统冷却液，有利于保证直喷汽油机工作时动力性、经济性、可靠性及耐久性指标并改善其爆震和过热，具有很大潜力。
目前，关于纳米流体的大量研究都是针对柴油机冷却水套内部的三维流动进行的。胡文君通过对不同质量分数Cu0纳米流体在柴油机水套中的流动和传热计算，证实了纳米流体具有较高的传热性能，随着质量分数的增加传热能力逐渐增强，当 Cu0粒子质量分数达到5%时，纳米流体传热能力显著提高，但同时会引起水泵功率小范围的损失。由于铜比其他纳米颗粒（例如氧化铜)的导热系数更高.同济大学的杨帅151利用CFD方法对质量分数
基金项目:Ningho International Cooperation Program(Grant No.2015D10018)
作者简介：徐梦杰（1991一），男，硕士，主要研究方向为纳米流体在直喷汽油机上的应用；1522774203@qcom，