MULINBUMP复合燃烧系统多次脉冲喷油控制参数的优化研究Ⅱ:5次脉冲喷油控制参数的优化

利用基于微种群遗传算法和改进的KIVA程序搭建的发动机多参数优化模拟平台,开展了MULINBUMP复合燃烧系统多次脉冲喷油控制参数的优化研究。主要对5次脉冲喷射的喷油压力、喷油定时、各脉冲油量和脉冲间隔等11个参数进行优化。优化后发动机的油耗降低了25.4%,而NOx和碳烟排放值限制在预先规定的范围内,这说明微种群遗传算法非常适合发动机多参数优化问题的求解。分析优化结果发现,提高喷油压力联合递增式的喷油规律能够显著减少燃烧室内油滴数密度和缸套"湿壁"油量,促进均匀混合气的形成;精确控制后期脉冲喷油时刻,使后期喷油落在燃烧室内,可以充分利用燃烧室凹坑内的新鲜空气,提高燃烧效率。

MULINBUMP复合燃烧系统多次脉冲喷油控制参数的优化研究Ⅰ：发动机参数优化模拟平台的建立

在MULINBUMP复合燃烧系统多次脉冲喷油控制参数的优化过程中,利用一种高效全局智能寻优方法——微种群遗传算法,并结合发动机三维数值模拟程序KIVA,建立起一个发动机多参数优化模拟平台。为提高模拟精度对标准的KIVA程序进行了改进,引入KH-RT雾化模型、层流和湍流多重特征时间尺度燃烧模型、Han和Reitz传热模型以及Hiroyasu和Nagle碳烟排放模型来模拟柴油机多次脉冲喷雾、燃烧、壁面传热及排放过程,同时增添改进的Shell自燃模型来模拟着火过程。计算结果表明,采用改进的KIVA程序计算的喷雾贯穿距、缸内压力、着火时刻、燃烧放热率以及NOx和碳烟排放更接近试验结果;用改进的KIVA程序能够较好地模拟柴油机多次脉冲喷雾和燃烧过程,为进一步利用三维数值模拟计算来指导多脉冲喷油控制参数的优化奠定了基础。