基于仿真的可变压缩比双循环增压直喷汽油机燃烧系统优化

摘要

对一款采用可变压缩比(VCR)及可变气门升程(VVL)技术的增压直喷汽油机,建立了燃烧系统CFD仿真模型.对其功率点(5000rpm)以及最低比油耗附近工况点(3000rpm/12bar)两种工况进行了缸内瞬态流动、喷雾、混合气形成和燃烧过程进行了分析.其中进排气质量流量、温度等边界来自GT-POWER仿真,喷油器喷雾模型(贯穿距、锥角以及粒径分布等)来源于定容弹测试结果.对缸内滚流运动、湍流形成、火花塞周围速度场及浓度分布、缸内总体浓度分布以及燃油湿壁情况进行了详细分析.基础设计状态下,最低比油耗点由于采用米勒循环,进气门提前关闭,有效进气时间减小,缸内滚流运动较弱导致点火前缸内湍动能无法达成工程设计目标.针对功率点的分析发现,进气门关闭时的滚流太弱,不满足工程设计目标.随后根据分析结果对进气道、活塞冠面、火花塞的布置以及燃烧室导气屏等燃烧系统结构参数进行了多轮综合优化,最终得到了在流动、喷雾和燃烧三方面均满足工程设计目标的燃烧系统.