第6期（总第239期） 2018年12月
车用发动机 VEHICLEENGINE
一种适于双燃料发动机的燃烧室设计
杨舟，王忠恕”，刘强’，李明月，，丁云龙”
No 6 (Serial No 239)
Dec 2018
00000
3一汽-大众汽车有限公司，吉林长春130000）
高等现象，从燃烧室优化设计角度入手，通过增强缸内端流流动改善混合气燃烧，进而提高发动机的经济性，降低 CH4排放性。利用STAR-CD软件建立了数值模拟平台，并进行了有效性验证。道过对原机1335r/min， 218N·m工况下缸内微观燃烧参数场变化进行分析，设计了一种新型燃烧室以增强缸内流动、加快燃烧速度。研究结果表明，和原机相比，新型燃烧室能够有效地增强缸内端流流动，最高燃烧压力提高了近25%，天然气剩余率从286%降到05%,提高了燃烧的质量,改善了发动机的经济性和排放性
关键词：双燃料发动机；柴油；天然气；燃烧室；数值模拟；湍流
DOI: 10 3969/j issn 1001-2222 2018 06 012 中图分类号：TK4332
文献标志码：B文章编号：1001-2222(2018)06-0071-07
环境与资源是当今世界面临的重大课题。天然气作为替代燃料以其资源丰富和排放友好获得了广泛研究1-2]。相比于天然气单燃料发动机，柴油-天然气双燃料发动机多点着火，燃烧更加稳定,并且压缩比高，可以获得较高的热效率，因而逐步受到人们关注"。但是，目前该类双燃料发动机还存在一些问题，其中较为突出的问题是低负荷工况下由于混合气浓度较稀、缸内温度低等不利于燃烧的条件，较大比重的天然气未燃烧即排到气缸外，从而导致THC排放较高和热效率下降[6-7]
双燃料发动机大多数是以柴油发动机为基础直接改装的。虽然为了节约成本，保留原有的零部件十分必要，伯是当有第二种燃然料大然气参与燃烧时，显然原来的关键零部件不是双燃料发动机的最佳选择，无其形状各异的活塞有很大的优化空间。目前关干双燃料发动机活寒的研究非常室见，威斯康星大学的RolfD.Reitz教授等L"为了降低柴油-汽油双燃料发动机未燃HC排放和热损失，提出了该发动机燃烧室改进思路，并专门设计了一种bathtub 型燃烧室，从而有效提高了柴油-汽油双燃料发动机低速低负荷的效率。萨伦托大学的TeresaDonate 等”提出了提高天然气转化率的燃烧室优化设计方
收稿日期：2018-07-11；修回日期：2018-09-30
案，但是该燃烧室只是在原机燃烧室基础上对结构进行了微调，天然气仍有大量剩余，并且NO：排放是原来的35倍。
在工程实际应用中，活塞造价十分昂贵，试验研究会耗费大量的人力、物力、财力，因此可以采用模拟计算对活塞进行前期开发，减少试验的次数，并对试验起指导作用。
本研究以一台柴油-天然气双燃料发动机为原
型，利用商用计算软件STAR-CD搭建模拟平台，模拟双燃料发动机缸内的燃烧过程，从微观场角度探索低负荷工况下燃烧不完全的主要原因以及未燃烧的位置，通过优化设计一种新型燃烧室，增强缸内流动，改善燃烧不完全现象，提高热效率，为后续该类
型双燃料发动机活塞的合理匹配提供依据。 1计算模型介绍
1.1发动机主要技术参数
试验所用的柴油-天然气双燃料发动机是以一
台涡轮增压柴油机为基础开发的，在这台柴油机的基础上增加了一套天然气供给系统，所以本试验所用发动机有两套相互独立的供给系统。其中，天然气采用进气道MPI（multi-pointfuelinjection）喷射
基金项目：国家重大基础研究发展规划(973)资助项目（2013CB228402）；国家自然科学基金资助项目(50906033）；吉林工程技术师范学院
创新团队发展计划资助；吉林工程技术师范学院校科研项目（XYB201808）
作者简介：杨舟（1989—），女，硕士，主要研究方向为内燃机燃烧及排放控制；747389958@qqcom，
通讯作者：丁云龙（1991一），男，工程师，硕士，主要研究方向为内燃机排放与控制+yunlongding@faw-vwcom。