HCCI汽油機(jī)燃燒預(yù)測模型的開發(fā)

HCCI汽油機(jī)燃燒預(yù)測模型的開發(fā)

在汽油機(jī)上采用均質(zhì)充量壓燃（HCCI）的燃燒模式具有低循環(huán)波動率、低燃油消耗量和低排放等優(yōu)點(diǎn)。已經(jīng)證明，在新歐洲標(biāo)準(zhǔn)駕駛循環(huán)（NEDC）工況下，汽油機(jī)采用HCCI燃燒模式能夠減少15%的燃油消耗。HCCI汽油機(jī)的設(shè)計和開發(fā)一般是通過試驗(yàn)來不斷調(diào)整汽油機(jī)設(shè)計參數(shù)，以獲得實(shí)現(xiàn)汽油機(jī)最優(yōu)設(shè)計參數(shù)的取值。若能開發(fā)出HCCI汽油機(jī)的燃燒預(yù)測模型，則可以通過仿真的方法進(jìn)行HCCI汽油機(jī)的設(shè)計和開發(fā)，從而縮短開發(fā)周期、降低開發(fā)成本。

利用德國戴姆勒汽車公司所開發(fā)M272DEHCCI汽油機(jī)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行燃燒預(yù)測模型開發(fā)。由于HCCI汽油機(jī)缸內(nèi)燃燒過程十分復(fù)雜，無法建立預(yù)測缸內(nèi)燃燒過程的化學(xué)反應(yīng)方程，因而采用了唯象理論，對HCCI汽油機(jī)缸內(nèi)燃燒表現(xiàn)出的物理現(xiàn)象進(jìn)行分析，構(gòu)建缸內(nèi)燃燒的唯象模型。所構(gòu)建的HCCI汽油機(jī)燃燒預(yù)測模型包含兩部分：一部分是將缸內(nèi)點(diǎn)燃過程表示為一系列自燃過程的總和；另一部分是將自燃后的燃燒過程表示為層流-湍流火焰?zhèn)鞑ツＰ?。模型第一部分的關(guān)鍵是點(diǎn)火延遲的計算，該計算主要借助阿倫尼烏斯（Arrhenius）方程實(shí)現(xiàn)。同時，采用污染正態(tài)分布對缸內(nèi)熱分布不均勻性進(jìn)行描述，用來表示氣缸缸壁溫度對缸壁附近可燃混合氣形成的影響。模型第二部分采用修正的夾帶模型描述HCCI燃燒模式下燃燒的邊界條件。對邊界處的燃燒采用層流火焰?zhèn)鞑ツＰ捅硎?，非邊界處的燃燒則采用湍流火焰?zhèn)鞑ツＰ捅硎尽＠迷囼?yàn)測量的數(shù)據(jù)對燃燒預(yù)測模型進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果顯示該模型具有較高的預(yù)測精度，且所需要的計算時間較少。因而，該預(yù)測模型不僅可用于HCCI汽油機(jī)的設(shè)計和開發(fā)過程中，而且可用于HCCI汽油機(jī)控制策略的開發(fā)過程中。

Mahir Tim Keskin et al. SAE2016-01-0569.

編譯：王祥