第1期(总第228期) 2017年2月
车用发动机 VEHICLE ENGINE
No.1(Serial No.228)
Feb.2017
点火位置对汽油转子发动机燃烧过程的影响
潘剑锋，黄明财，范宝伟，潘振华，胡翔，陆尧
（江苏大学能源与动力工程学院，江苏镇江
212013)
摘要：以点燃式汽油转子发动机为研究对象，建立了相应的满流和燃烧模型，实现了发动机工作过程的三维动态模权，并利用试验结果进行对比验证。在此模型基础上，模权计算和分析了4种不同点火位置对缸内压力、温度、火始传据及NO。生成的影响。结果表明：点火位置选择在燃烧室中轴线上，与转子凹坑中心位置重合，能优化燃烧，获取较大的功率；在燃烧室后部点火时，燃烧初期火焰传搭速度快，压力升高率大，但是受限于燃烧室后部燃料少，压力峰值不高，且NO。的生成量偏高；在燃烧室前部点火时，在补燃期阶段燃烧速度最快，但是点燃后压力升高阶段的燃烧效率一般；点火位置位于燃烧中轴线两侧错位排布时，燃烧效率低下导致压力峰值最低，同时NO，的生成量销高；一定工况下，双点火位置的垒标分别为(10mm，
56 mm,37.2 mm)和(10 mm,56 mm,
一37.2mm)时，该发动机能获得最大的功率且NO，生成量较少
关键调：汽油；转子发动机；燃烧过程；仿真；点火位置 DOI: 10.3969/j.issn.1001-2222.2017.01.011
中图分类号：TK45
文献标志码：B
文章编号：1001-2222(2017)01-0059-06
转子发动机是一种新颖的内燃机，它不同于传统的往复式发动机，而是利用转子的旋转运动代替活塞的直线运动，具有结构简单、零部件较少、运行平稳的特点。该发动机是目前除了往复式发动机以外的另一种应用比较多的发动机，一直以来备受国内外学者的关注，是研究热点之一。为获得缸内流场变化及火焰传播规律，在数值模拟方面，国外的J Abraham等)早期对预混式天然气转子发动机进行了数值模拟计算，但是受限于当时的计算条件，对于缸内燃烧的模拟有所欠缺。在国内，李立君等人对汽油转子发动机的准维模型进行了模拟计算，并对流燃烧速率进行修正[2}]。周乃君、高宏亮等人对柴油转子发动机进行了二维的模拟计算。可见目前国内外学者对转子机的模拟研究很大程度上是基于准维、零维和二维的模型进行的，上述模型对发动机真实燃烧室的流场和燃烧的研究往往不够详尽。本研究针对上述问题，采用了动网格计算及 UDF(用户自定义)编程建立了汽油转子发动机三维的CFD动态计算模型，并在此基础上研究双点火位置对燃烧过程的影响。本次模拟对发动机的设计、工作过程的研究及双火花塞位置对性能的影响等方面都有重要意义。
收稿日期：2016-06-18；修回日期：2016-12-20
汽油转子机的几何模型和网格划分研究对象
1.1
转子发动机由进排气口、转子、缸体等组成。本研究数值模拟研究的对象是文献[4]中所用的Aus-troEngineGmbH的汽油转子发动机，该发动机拥有2个平行于转子径向的火花塞，采用的是周边进气的进气方式。发动机的主要参数见表1。
表1转子发动机基本参数
转子个数
燃旋室容租/cm 燃烧室的宽度/cm
形状参数压缩比
功率(6 000 r/min)/kW 火花塞排布方式
火花塞位置轴承类型
轴承箱冷却方式润滑方式
燃烧室冷却方式
基金项目：国家自然科学基金资助项目(51576093)；江苏省大学生创新创业训练计划(201610299034Z)
1 404 7.44 6.3 9.6 + 1 35
平行于转子机短轴上止点后10mm 滚球轴承
风冷混合油水冷
作者筒介：潘剑锋(1978一），男，教授，博士生导师，主要研究方向为动力机械燃烧过程和燃烧系统研究;mikeujs.edu.cn。