第6期（总第227期） 2016年12月
车用发动机 VEHICLE ENGINE
No f (Serial No 227 )
Dec 2016
高原环境对缸内燃烧及壁面油膜的影响研究
刘永丰2，杨震寰，成立强，王龙飞，黄树和，鲍通，薛巅，高英英
(1.中国北方发动机研究所（天津），天津300400；2.柴油机高增压技术国防重点实验室，天津300400）摘要：为了分析高原环境下缸内燃烧过程及壁面油膜生成规律，采用CFD方法对不同海拨条件下柴油机燃烧
过程进行了三维仿真计算，着重分析了海拨对壁面油膜的影响。结果表明：随海拔升高，过量空气系数降低,滞燃期延长，着火推退，燃烧恶化柴油机性能下降；高原条件对壁面油膜生成有较大影响，壁面累计油膜质量随海拨升高而增大，4500m海拨下壁面油膜累计质量最大可达19mg，约占总油量的8%；壁面油膜在燃油喷射弹着点处形
关键词：高原；柴油机；燃烧过程；油膜 DOI:10 3969/jissn 1001-2222 2016 06 011
中图分类号：TK4112文献标志码：B
文章编号：1001-2222(2016)06-0057-04
高原环境下，随着海拨高度升高，过量空气系数下降，喷人缸内的柴油不能及时着火燃烧，燃烧滞后，使油机在高原地文运行时性能下降，热负荷加剧。由于特种车辆柴油机本身功率密度高，散热系统结构紧漆，热负荷更加严重，容易出现气缸垫烧蚀和活塞烧现象。高原情况下油膜的附壁燃烧是果油机热负荷增大的重要因素之一，因此有必要对高原条件下燃烧过程及缸内附壁油膜的生成规律进行研究。
自前对柴油机高原环境下燃烧传热过程的研究，主要采用柴油机工作过程一维或准维方法进行仿真。王宪成1-21等采用准维多区数值仿真和环境模拟试验的方法，研究了不同海拔环境对某大功率柴油机缸内喷雾、燃烧和热的影响。高案风、季国岫等"应用CFD软件研究了不同海拔下缸内油气混合过程，通过建立油气混合过程的中间参数分析了高原环境对缸内油气混合过程的影响，并着重通过对燃烧放热规律的分析研究了高原环境对柴油机燃烧过程的影响。目前对缸内油膜附壁的研究主要集中于汽油机或起动过程4-5]，而对柴油机研究较少，无其是对高原环境下燃烧过程壁面油膜形成的研究更少
本研究采用CFD方法对不同海拔条件下柴油机缸内燃烧过程进行了三维仿真研究，分析了高原环境对柴油机缸内燃烧过程的影响，在此基础上分
收稿日期：2016-01-26；修回日期：2016-11-02
析了不同海拨条件下壁面油膜的变化规律，为高原
条件下附壁燃烧提供理论支撑。 1缸内模型建立
所选机型为某四冲程增压柴油机，基本参数见表1,采用Converge软件对缸内燃烧过程进行仿真计算。计算时间从进气门关（一126°曲轴转角）开始，至排气门开（120°)结束，考虑到避阀坑的影响，取整个气缸为计算域，
表1柴油机基本技术参数
紅径/mm 行程/mm
连杆长度/mm 气缸夹角/(°) 标定功率/kw
标定转速/r·min-1 循环喷油量/mg
150 160 300 90 404 2 200 235
在本研究的计算中，瑞流模型选用RNG-模型，燃油雾化采用KH-RT模型，油滴蒸发选择Fr-rosling模型，油滴碰壁选择O'Rourke-Amsden模型，燃烧过程采用简化的动力学反应模型，燃烧模型选择Shell自燃模型十CTC燃烧模型
O'Rourke-Amsden模型将韦伯数较高的液滴碰壁后分为沉积和飞溅两种方式，飞溅马赫数E大于临界值E。时，则发生飞溅，否则沉积于壁面形成
作者简介：刘永丰（1982一），男，副研究员，博士，主要研究方向为发动机热流匹配技术，liuyongfeng7@163com