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　　隨著石油資源的日益短缺和排放法規(guī)越來越嚴(yán)格，作為代用燃料的天然氣以其自身燃燒安全、有害物排放低、儲量豐富、使用方便等特點，在車用發(fā)動機上得到了廣泛應(yīng)用．目前發(fā)動機生產(chǎn)商都研發(fā)了天然氣發(fā)動機產(chǎn)品，如美國CUMMINS的C系列和日本本田公司的CIVIC系列天然氣發(fā)動機[1].國內(nèi)的發(fā)動機生產(chǎn)廠近年來也都在研發(fā)天然氣發(fā)動機上投入很大，并開發(fā)出相應(yīng)的天然氣發(fā)動機產(chǎn)品.
　　在現(xiàn)有柴油機的基礎(chǔ)上改裝壓縮天然氣發(fā)動機，設(shè)計相對簡單，制造成本低廉，工藝?yán)^承性好，具有較高的經(jīng)濟價值．本文研究的CNG發(fā)動機就是由產(chǎn)品柴油機改造開發(fā)而成，在CNG發(fā)動機開發(fā)過程中柴油機需要適當(dāng)降低壓縮比，即增大活塞頂部的燃燒室容積．但該CNG發(fā)動機開發(fā)后，多批產(chǎn)品中存在有進氣回火與排氣放炮的問題，通過調(diào)整配氣相位、減小氣門疊開等方法后回火問題得到一定緩解，但排氣放炮現(xiàn)象依然存在．針對上述問題開展了以下研究工作．
　　1?燃燒室設(shè)計與CFD分析模型
　　1.1?燃燒室改進設(shè)計
　　開發(fā)的CNG發(fā)動機結(jié)構(gòu)參數(shù)及性能指標(biāo)如表1所示．由于天然氣燃料的火焰?zhèn)鞑ニ俣容^慢，通過分析判斷認(rèn)為，放炮現(xiàn)象可能是因缸內(nèi)燃燒滯后或燃燒不穩(wěn)定造成[3]．為有效解決問題，利用CFD軟件進行了燃燒優(yōu)化，在原直口燃燒室的基礎(chǔ)上重新優(yōu)化設(shè)計了縮口燃燒室．改進前后燃燒室活塞參數(shù)對比見表2，原直口燃燒室及改進的縮口燃燒室結(jié)構(gòu)見圖1和圖2．經(jīng)計算驗證，優(yōu)化改進后，活塞質(zhì)量有所減輕，活塞燃燒室容積略微加大，壓縮比基本不變，余隙容積大大減小．余隙變化后，氣缸墊未做改動．改進后燃燒室的縮口和底部上凸更加有利于產(chǎn)生缸內(nèi)湍流[4-6]．采用此改進后的燃燒室，發(fā)動機的上述問題得到了較好的解決．
　　應(yīng)用FIRE軟件建模，在燃燒室改進前后，發(fā)動機的進、排氣道與氣門沒有區(qū)別，所以在建模分析燃燒室形狀對火焰形成與傳播的影響方面忽略了氣道、氣門的影響，只構(gòu)建燃燒室內(nèi)部腔體網(wǎng)格進行模擬，如圖3所示．
　　在計算過程中，為了能夠運用帶有移動邊界且與實體相配合的計算網(wǎng)格，在廣義的坐標(biāo)系中，需要求解控制方程的非正交形式，再利用有限容積法與歐拉法把偏微分方程和傳輸方程離散化．
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