涡流运动降低柴油机混合气浓度及碳烟排放的数值分析

为了揭示涡流运动对柴油机混合气形成及碳烟排放的影响规律,采用经过实验验证的喷雾及湍流模型,用CFD数值分析软件对某车用柴油机燃烧室内不同涡流条件下柴油喷雾的混合气浓度、速度矢量场、燃油液滴空间分布及油束特性进行了模拟计算.模拟结果表明,当涡流比从0到5.0依次增大时,过喷孔轴线的铅垂面内喷雾浓度场局部浓区燃空当量比逐渐降低,而过喷孔轴线且与铅垂面垂直的平面内喷雾浓度场局部浓区的燃空当量比则先降后升,而不是逐渐下降.只有合理选择剖切平面,即选择过喷孔轴线且与铅垂面垂直的平面,才能正确评价涡流运动对燃烧室内混合气浓度分布及碳烟形成区域分布的影响规律.组织燃烧室内气流运动,须兼顾与气缸轴线垂直的水平面内的涡流运动和过气缸轴线的铅垂面内的湍流或滚流运动.涡流比太大,铅垂面内的湍流或滚流太弱,会削弱喷雾射流对燃烧室底部空气的卷吸,降低燃烧室底部的空气利用率.随涡流比增大,射流顺涡流方向的弯曲度增大,不同喷孔的油束会发生相互干涉,在靠近气缸中心的区域内形成局部浓混合气,不利于降低碳烟排放.对具体的燃烧室结构和喷油系统,合理匹配涡流运动十分必要.