二/四冲程可变柴油机燃烧室热负荷的改善

作者：张岩; 刘玮; 张树勇; 裴毅强^*; 董蒙蒙; 秦静

来源：吉林大学学报（工学版）, 2022, 52(03): 504-514.

DOI：10.13229/j.cnki.jdxbgxb20200857

• 动力机械工程
• 二/四冲程可变柴油机
• 热负荷
• 燃烧室设计

采用计算流体动力学（CFD）方法对一台二/四冲程可变柴油机在二冲程工作模式下活塞烧蚀的现象进行了研究，分析发现气流运动导致混合气在活塞碗沿处发生燃烧，从而产生了局部高温和局部过高热负荷。设计了两种燃烧室结构形式，通过调整油-气-室的配合以改善燃烧状况，研究发现，增大燃烧室碗口直径可以减少向活塞碗沿上方扩散的混合气，增大混合气在燃烧室内部的扩散空间，从而避免了在活塞碗沿处产生过高热负荷；增大燃烧室凹坑直径则有助于在凹坑内产生涡流，促进混合气的形成，缩短燃烧持续期。模拟计算结果显示，相比于原机，在2800 r/min@46 kW工况下两种优化设计的燃烧室在活塞碗沿上的热负荷得到明显改善，功率分别提高了4.11%和1.96%。加工设计一方案并在相同工况下进行对比试验，结果表明，相对于原机，优化设计后的柴油机油耗降低了6.93%，排气温度降低了21.1 K，活塞表面状态良好，无烧蚀发生。

• 单位
  中国北方发动机研究所; 内燃机燃烧学国家重点实验室; 天津大学