降低火花点火系统燃烧室温度的冷却系统开发



降低火花点火系统燃烧室温度的冷却系统开发

目前，由于对内燃机的研究主要是燃油经济性和排放特性两个方面，因此在发动机上采用了各种新技术和新策略，以尽可能优化上述性能，其中就包括使用火花点火系统。由于发动机燃烧室内可燃混合气燃烧时产生的高温高达2226℃，若不能及时散热可能会引起发动机性能和效率降低、点火提前和废气排放增加，严重时可能会造成发动机相关部件的损坏。尤其在使用火花点火系统时，若不能及时消散产生的热量，则可能会引起爆缸等现象发生。对此，给出了一种能有效降低使用火花点火系统燃烧室温度的冷却系统，并借助商业化软件Ansys Fluent对整个热传导过程进行了数值分析。

介绍了火花点火系统。该系统燃烧室被分为预燃烧室和主燃烧室两部分。首先点燃预燃烧室内的可燃混合气，随着燃烧的进行，高温燃气通过喷嘴带入到主燃烧室内，点燃主燃烧室内的可燃混合气。该系统可以提高发动机效率，同时降低碳排放量。但在应用过程中，该系统存在预燃烧室温度过热的问题，因此本文通过在预燃烧室周围添加冷却液流动通道的冷却墙解决了该问题。

为降低计算复杂度，分析时仅考虑预燃烧室内的热传导，忽略由火花塞造成的影响，并假设预燃烧室中介质的温度和冷却系统中冷却液的温度是均匀分布的。为分析预燃烧室燃烧时热量的传导过程，在Solidworks中建立相应的三维模型进行分析，并建立冷却液的流动模型。进行了流体力学仿真，利用Ansys Fluent软件对预燃烧室燃烧时室内的平均温度和峰值温度进行数值分析，结果显示预燃烧室内约有37%的热量被冷却系统吸收。通过“冷却墙”的添加，使得预燃烧室内的平均温度和热通量均能满足要求，不会出现过热的情况。

Thiago Augusto Araujo Moreira et al.SAE 2014-36-0330.

编译：李臣