【作者】

Hubert Winter

【摘要】

当今大多数大缸径燃气发动机都采用稀薄燃烧技术，可以使发动机在不进行排放后处理的情况下满足NOx排放限值。未来的排放法规要求更低的NOx排放，为实现该目标，从机内措施需要更稀薄的混合气及更高的EGR率。废气后处理增加了发动机的尺寸，并且更大的空间需求也需要更多的功率输出。高的功率、稀薄混合气和高的EGR率都对混合物的点火提出了要求。 本文比较了应用于大型发动机的三种不同方式（火花点火、激光点火、和柴油引燃点火）的潜力。首先，通过点火能量及温度，湍流及相互间随机影响的理论对三种点燃方式进行基本概念的比较。 基于单缸机试验结果，对比了点火方式对效率和排放的影响。此外，还评估了点火方式对循环波动的影响。在对比点火系统时，尽可能将研究方案的边界条件设置为相同的值。 最后，基于三维CFD模拟进一步分析测量结果。基于之前研究中久经验证的模型来计算点火、火焰发展和燃烧的过程。对于火花点火的建模，使用球形点火模型，该模型是在点火系统中能量聚集时间内定义火花塞处的初始火核。激光点火使用的点火模型是通过燃烧室内的球体表示形成的初始火焰核。球体大小由详细的等离子体模型决定，该模型用于由聚焦激光束瞬时释放能量产生的冲击波。对于柴油引燃方式使用详细的化学反应机制来获得点火延迟值。将这些模型与提供所需湍流值的三维CFD模拟结合。研究每种点火方式对缸内燃烧放热及初始火焰前锋面演变的影响。

【会议名称】

第29届CIMAC会议

【会议地点】

加拿大 温哥华

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