第3期（总第236期） 2018年6月
车用发动机 VEHICLE ENGINE
No 3(Serial No 236 )
Jun2018
燃烧室缩口尺寸对柴油机燃烧过程的影响
段浩，马凡华，宋盼盼（清华大学，北京100086）
摘要：基于某大功率农用柴油机，对燃烧室不同缩口尺寸下柴油机缸内燃烧和排放规律进行了仿真计算，结果
发现：减小缩口尺于可以增大缸内满动能，有利于缸内燃气混合，促进缸内流动：减小缩口尺寸，缸内压力减小，但缸内最大压力变化不大：缸内温度则随缩口尺寸的不同而略有变化，在燃烧室结构中设置缩口可以在一定程度上改善燃烧过程，但缩口尺于并非越大越好；对于不同缩口的燃烧室，发火时刻缸内速度场基本相同，上止点处速度场随着缩口直径的减小略有增强，当燃烧进入到缓燃期，对于缩口直径较小的燃烧室，燃烧速率迅速下降；随着缩口直径的减小，缸内NO，最大生成量先增大后减小，而炭烟最大生成量先减小后增大排气门打开时刻，N0，排放先增大后减小，炭烟排放则呈锯齿形上升；热效率随缩口直径的减小先增大后减小。
关键词：柴油机：燃烧室：燃烧过程：排放 DOI:10 3969/j issn 1001-2222 2018 03 007
文献标志码：B
中图分类号：TK4212：
文章编号：1001-2222(2018)03-0043-05
近年国内来愈发严重的雾霾对内燃机的排放提出了新的标准和挑战。降低氮氧化物和炭烟排放能够有效地促进内燃机的清洁燃烧，为此，人们采用了如优化EGR系统、喷油系统和进排气系统等多种措施。燃烧室是发动机燃烧做功必须依赖的环境载体，是影响发动机效率和排放的最基本因素，因此，研究燃烧室形状对发动机燃烧和排放的影响有利于设计出更加优良的燃烧系统，具有重大的实际意义[2-5]。对于传统的发动机测试指标,无论是在发动机几何形状和燃烧系统参数的关系上，还是在发动机性能和排放特性方面，都只能提供有限的信息，而内燃机多维数值模拟技术的发展以及AVLFire、 STAR-CD等一系列CFD仿真工具的应用对内燃机仿真提供了更多强有力的技术支撑6-10]。
缩口是发动机燃烧室的一个重要设计，缩口尺寸直接影响燃烧室口径比的变化，对缸内燃烧过程有不可忽视的影响。本研究基于某农用柴油机,利用CFD仿真软件对不同口径比的燃烧室缸内燃烧进行三维仿真计算，研究缩口尺寸对燃烧和排放的影响，为优化发动机燃烧和排放提供了仿真依据。
燃烧室结构设计方案 1
研究对象为某大功率直喷4缸农用柴油机，其基本参数见表1，燃烧室结构见图1。
收稿日期：2017-11-23；修回日期：2018-02-05
缸径/mm 行程/mm
连杆长度/mm
压缩比涡流比气缸数/个气门数/个
表1
发动机基本参数
100 127 219.05 17 26 : 1 18
4 16
标定功率/kw
标定转速/r·min-1 活塞销偏心距离/mm 曲轴偏心距离/mm
进气门关闭角(ATDC)/(°) 排气门开启角(BTDC)/°)
图1燃烧室结构
120 2 200 0 0 27 54 5
表2列出喷油器结构参数，喷油器安装方式为中置。
在原机的基础上，保持压缩比基本相同的前提下（ε一173），改变燃烧室缩口尺寸，设计了5种不同的燃烧室结构，5种燃烧室的结构和参数分别见图2和表3。可以看出，随着设计缩口尺寸的减小，发动机燃烧室中心轴线深度逐渐增大，例如对于燃
作者简介：段浩（1991一），男，博士，研究方向为电场辅助燃烧理论、天然气掺氢发动机等：walry@tsinghua edu en。