EngCylCombDIJet - Direct-Injection Diesel Jet Combustion Model
缸内直喷柴油喷射燃烧模型
这个燃烧模型预测燃烧速率,并将直喷柴油机的排放与单或多脉冲喷射相结合。为了实现精确的预测,本模型必须通过实测的缸压进行校正。
本模型中液体燃油直接喷射到气缸中(使用InjProfileConn, InjMultiProfileConn, InjNozzConn ,InjNozzUserConn喷油器模型)。通过喷油器模型预测的燃烧速率对喷射曲线和正时非常敏感,因此必须确保输入精确的喷射曲线(喷射曲线要么是实测的要么是通过GT-SUITE喷射模型得出的)。
注释:有一个可供选择的柴油燃烧模型名为“EngCylCombDIPulse”,这个模型的主要优势是当保持或者超过Dijet模型的预测精度时运行速度更快。
EngCylCombDIPulse - Direct-Injection Diesel Multi-Pulse Combustion Model
缸内直喷柴油机多脉冲燃烧模型
这个燃烧模型预测燃烧速率,并将直喷柴油机的排放与单或多脉冲喷射相结合。为了实现精确的预测,本模型必须通过实测的缸压进行校正。
本模型中液体燃油直接喷射到气缸中(使用InjProfileConn,InjMultiProfileConn喷油器模型)。通过本模型预测的燃烧速率对喷射曲线和正时非常敏感,因此必须确保输入精确的喷射曲线(喷射曲线要么是实测的要么是通过GT-SUITE喷射模型得出的)。
注释:有一个可供选择的柴油燃烧模型名为“EngCylCombDIJet”,推荐使用DIpulse模型,因为当保持或者超过Dijet模型的预测精度时运行速度更快。
EngCylCombDIWiebe - Direct-Injection Diesel Wiebe Combustion Model
缸内直喷柴油韦伯燃烧模型
这个模型使用三元韦伯函数给直喷、压燃发动机加入了燃烧速率,这个模型适用于燃油缸内直喷(使用InjProfileConn喷油器模型),当应用下面的参数时(比如Ignition Delay,the Fraction 或者Duration没有设置为def时),喷射曲线将不会影响燃烧速率。仅有一个例外:如果在任何时刻指定的累积燃烧超过指定的燃油喷射比例,燃烧速率将会受到燃料量的限制。
在GT-SUITE的安装文件中有一个名为WiebeComb.xls的excel格式文件确定韦伯常数。这个电子表格有个功能:可以使用EngBurnRate模板将韦伯常数与通过实测缸压计算得到的放热率进行匹配。但是需要注意EngCylCombProfile参考对象可以直接输入通过实测缸压计算得到的放热率,因此没有必要将韦伯参数与测得的放热率进行匹配。
如果Ignition Delay活着Fraction和Duration中的任何一个设置为def,这个模型就通过自动选择参数而变成了半预测模型。他们通过喷射曲线、空燃比、压力和温度计算得来。因此,当以上参数设置为def时,为了获得有意义的结果喷油器几何参数和喷射压力曲线必须指定的尽量精确,因为他们会影响燃烧速率。
EngCylCombHCCI - HCCI Combustion Model
均质压燃模型
这个预测型单区模型用来模拟均质压燃。燃烧速率的预测完全基于用户定义的化学动力学。从名字可以看出,这个模型假设混合气是完全均匀的。所有的化学反应使用EngCylChemGas或者EngCylChemGlobal参考对象定义。这里讲的化学反应可以直接输入,或者用户指定一个标准的ChemKin II格式化机理文件。
profile中文当使用EngCylCombHCCI时请注意:缺省的均衡燃烧排放产物不被调用。所有的排放产物基于指定的化学反应。因为此模型为预测型模型,请记住模型越复杂(比如反应更多)所
付出的代价(计算速度)也就越高。因此,一个有20个化学反应的模型要比一个200个化学反应的模型运行的更快。
用户可以指定燃烧开始和结束时的曲轴转角。对于大多数应用,指定的燃烧应该稍微迟于进气门关闭角、稍微提前于排气门开启角度。但是,用户可以指定模型在720°曲轴转角内运行反应,即便当进气门开启,但是要记住因为这个燃烧模型计算时间较长,用户应该限制燃烧范围。
EngCylCombMultiWiebe - Multiple Wiebe Combustion Model
多韦伯燃烧模型
这个模型使用多韦伯方程来计算燃烧速率。韦伯曲线会相互叠加来获得燃烧速率。这个模型的主要用途是通过多个喷射事件来模拟燃油喷射,比如预喷。这个模型可以使用任何形式的喷射。然而直喷时,如果在任何时刻指定的累计燃烧量超过指定的燃油喷射比例,燃烧速率将会受到燃油量的限制。请注意如果燃烧速率在循环开始前就开始的话,所有应该在循环开始前被燃烧的燃料将会在循环的第二阶段燃烧(这将会导致燃烧速率的一个暴涨)。
EngCylCombProfile - User-Imposed Combustion Profile
用户自定义的燃烧曲线
这个模型定义了一个燃烧速率曲线。可以用在任何形式的喷射中,但是如果燃油直接喷入气缸,喷射始点必须在燃烧始点之前,这样才能保证燃烧开始时缸内有燃料。如果在任何时刻指定的累计燃烧量超过
指定的喷油量,燃烧速率会受到燃油量的限制。请注意,如果使用的燃烧速率在循环开始前开始,所有应该在循环开始前燃烧的燃料将会在循环的第二阶段燃烧(这回导致燃烧速率的陡增)。
如果瞬时缸压可以测量,这个参考对象将会特别有用,因为燃烧速率可以使用‘EngBurnRate’通过缸压计算。请参考发动机性能手册3.11章“通过缸压计算燃烧速率”。
请注意:这个模板中使用的燃烧速率与台架实验测得的放热率不同,因此明显放热率不应该用在这个模板中。二者的具体区别请参考“发动机性能手册”3.1章“说明和简介”
EngCylCombSITurb - SI Turbulent Flame Combustion Model
点燃式湍流火焰燃烧模型
这个模型用来预测点燃式发动机的缸内燃烧速率,这个模型特别适合均质空燃混合气,但是下述吸入的混合气phi值也可以用来模拟直喷点燃发动机的非均质空燃混合气。
EngCylCombSIWiebe - SI Wiebe Combustion Model 点燃式韦伯燃烧模型
这模型通过韦伯方程在点燃式发动机上加入燃烧速率。这模型可以采用各种类型的喷射模型。对于直喷点燃式发动机,如果在任何时刻指定的累计燃烧量超过指定的燃油喷射量,燃烧速率将会受到燃油量的
限制。请注意:如果采用的燃烧速率在循环开始前开始,所有应该在循环开始前燃烧的燃料将会在循环的第二阶段燃烧(这将会导致燃烧速率的陡增)。
在GT-SUITE安装文件中有个名为WiebeComb.xls的文件用来确定韦伯常数。燃烧表格可以用来将韦伯常数与放热速率(使用EngBurnRate模板测得的缸压模型计算所得)进行匹配。但是,注意“EngCylCombProfile”参考对象可以直接输入通过缸压计算的燃烧速率,因此没有必要将韦伯参数与实测燃烧数据进行匹配。具体细节请参考发动机性能手册“通过缸压计算燃烧速率”。
Main
Anchor Angle(def=50%) 韦伯曲线到TDC的角度或者所指定角度的从属参考对象名称。所指定的角度为TDC与韦伯曲线50%燃烧点之间的曲轴转角角度值。下述的Burned Fuel% at Anchor Angle值可以选择性的用来改变韦伯曲线50%燃烧点(一般为TDC后5-12度曲轴转角)。
Duration(def=10%-90%)韦伯燃烧曲线的持续期或者指定燃烧持续期的从属参考对象的名称。默认的持续期不包括总燃烧持续期开始的10%和结束的10%,但是下述Option 中的值可以用来设定燃烧点(此点测量持续期,一般为25-35度曲轴转角)。
Wiebe Exponent 韦伯曲线指数或者从属参考对象的名称(def=2.0)。
Options
Number of Temperature Zones
必须二选一
○1two-temp是指将会对缸内分为已然和未燃区,温度和成分将进行独立计算。在大多数的仿真中推荐使用这个选项,配合下述的NOx Reference Object可以得到有意义的NOx结果。
○2single-temp 定义为单曲燃烧模型。这个选项用来与其他分析(可能假设仅有一个温度区域)保持一致的结果,比如用来通过缸压计算放热率的程序。
Fraction of Fuel Burned燃烧过程中已燃燃料的比例或者从属参考对象的名称。如果指定的值小于1.0,未燃燃料将会被成比例的从燃烧速率中除去,以保证燃烧速率曲线有一个一致的形状,除了较小的范围。(def=1)
Air Burning Enhancement Factor 决定参与燃烧的过量空气的因数。这个参数只有在Fraction of Fuel Burned值小于1时使用。当Fraction of Fuel Burned值为1时这个因数若为非零值将导致不均匀进气。
对于完全均质燃烧的部分燃烧,这个值应该设定为0(def=0)。正如燃烧速率所描述的,这会导致空气
和燃油的质量分数成比例的被转移到燃烧区域,这会在燃烧中保留一部分空气和燃油。对于不完全燃烧(所有的空气都参与燃烧过程),这个值应该设为1。
Burned Fuel% at Anchor Angle用作Anchor Angle(def=50%)的百分比燃烧点。为了得到完全适合所定义点的曲线,这个点必须一直高于持续期起始点0.1%、小于持续期终止点0.1%。
Burned Fuel % at Duration Start标志Burn Duration始点的百分比燃烧点(def=10)。
Burned Fuel % at Duration End标志Burn Duration终止点的百分比燃烧点(def=90)。为了得到完全适合所定义点的曲线,这个点必须一直高于持续期起始点10%。
Advanced
Knock Model Selection
○1ign是指用户不对爆震和早燃进行模拟。
○2standard是指用户希望使用爆震模型,如在Engcylknock, EngCylkonck或者EngCylChemGlobal中定义的参考对象。
○3standard-lastcycle是指用户希望使用爆震模型,如在Engcylknock, EngCylkonck或者EngCylChemGlobal中定义的参考对象。但是计算只在每个案例的最后一个循环进行。当进行稳态仿真、Post-konck Combustion设置为off、因为爆震模型的结果不会影响模型的其他方面所以EngCylknock参考对象中的End Gas Zones设置为Mutlti-Zone、爆震计算时间很长时推荐使用这个模型。当爆震输出用在闭环控制系统中(比如控制点火时间)时不应该使用这个
选项,当Post-Knock Combustion设置为on时不能使用这个选项,因为这会影响结果从而产生错误的结果。
○4user是指用户已经创建了一个爆震模型并且这个模型会用在燃烧过程中。(第一章获得更多关于用户自定义模型的信息)
Knock Model Object Name UserModel、EngCylKnock、EngCylChemGas、EngCylChemGlobal 参考对象的名称。如果Knock Model Selection设置为User,那么必须定义UserModel参考对象。如果Knock Model Selection设置为standard或者standard-lastcycle,那么必须定义EngCylKnock、EngCylChemGas、EngCylChemGlobal参考对象。如果Knock Model Selection设置为ign,那么这个值必须设置为ign。如果需要预测爆震,必须保证Number of Temperature Zones设置为two-temp。
Post-Knock Combustion yes或no选项强制缸内的所有燃料在开始爆震后的第一阶段燃烧。当EngCylkn
ock参考对象中的Knock Model设置为Franzke或者Worret时这个选项不能选择。当使用EngCylChemGas或者EngCylChemGlobal作为Knock Model Object Name时这个选项也不能选。
NOx Reference Object EngCylNOx、EngCylChemGas、EngCylChemGlobal、UserModel参考对象的名字,用来计算燃烧过程中的NOx形成。如果需要预测NOx形成,必须确保No. of Temperature Zones设置为two-temp,如果设置为ign,那么将会计算均衡NOx浓度。
CO Reference Object EngCylCO参考对象的名称,用部分动力学模型来模拟燃烧过程中CO的形成。EngCylCO模型的主要目的是,当催化器模型设置在气缸下游时提供更精确的排气成分预测。如果这个值设置为ign,将不采用这个化学动力学模型,同时CO浓度也会使用GT-SUITE默认的标准均衡化学方程进行计算。均衡化学方程应该适用于典型的性能分析模型。
Flame Geometry Object EngCylFlame参考对象的名称,用来定义燃烧室几何形状。如果Knock Model Selection 设置为ign 或user,这个值应该被设置为ign。如果Knock Model Selection 设置成standard 或者standard-lastcycle、EngCylKnock中的End Gas Zones参考对象设置为Multi-Zone时必须定义燃烧室几何形状。
Reference RPM for Profile Specification参考速度影响基于时间的燃烧。基于参考(实测)转速和实际运行转速,这个值用来绘制燃烧曲线。当需要每个运行点的燃烧数据,但没有可用数据时,这个值可以
用作个转速下的初始近似值。如果这个值不是ign,燃烧曲线的角度列会变成时间列,当考虑Anchor Angle(def=50%burn)时,燃烧曲线是基于时间的。
Main Combustion Termination
○1EVO是指:如果没有连接气门,燃烧和均衡计算在EVO或者180°ATDC时结束。当使用EngCylEmisMaps时使用这个选项。
○2IVO是指:燃烧和均衡计算可以一直运行到IVO时结束,但是当燃烧曲线结束的早些并且温度低于冰点时(此时均衡计算效率较低)也会随之结束。注意:当燃烧和均衡计算进行过程中已燃和未燃区还是分开的,气缸的流入和流出成比例的分布在各个区域。使用这个选项会导致发动机排放相关的结果被压制。此外,明显放热和缸内能量平衡仅计算值EVO。
Post Combustion Object参考对象的名称,主燃模型结束后继续燃烧缸内成分。主燃阶段的结束受Main Combustion Termination的控制。后燃也可以用来在循环末期甚至在压缩阶段燃烧燃料。
EngCylknock-SI Knock Model
可以随时从燃烧参考对象中引用本模型,从而根据基于时间的经验参数对汽油机爆震/早燃趋势进行表象性预测。本章中,尽管不是所有的模型都具有预测早燃的能力,但是knock 是指点火后起燃或者点火前
起燃。
可以用EngCylknock模型取代化学反应动力学EngCylChemGas或EngCylChemGlobal来预测爆震。
当从EngCylCombProfile/EngCylCombSIWiebe/EngCylCombMultiWiebe燃烧参考对象中引用本模型时,Number of Temperature Zones必须设置成two-temp。
main
knock model 四选一(注意:这四个模型都可以预测爆震,但是只有Douaud&Eyzat or Kinetics-Fit可以预测早燃)
○1Douaud&Eyzat or Kinetics-Fit使用  A. M. Douaud 和P. Eyzat所描述的方式,“Four-Octane-Number Method for Predicting the Anti-Knock Behavior of Fuels and Engines”, SAE Paper 780080, 1978.选择这个模型后,Combustion object中的Post-knock Combustion应该选择on,这会影响燃烧速率。详情请参考Combustion object的帮助文档。
○2Franzke使用D. Franzke所描述的方法,,“Beitrag zur Ermittlung eines Klopfkriteriums der ottomotorischen Verbrennung und zur Vorausberechnung der Klopfgrenze”, PhD Thesis, Technical University of Munich, 1981.由于这个模型有时会在爆震发生几个时步后才能对爆震进行预测,因此当Co
mbustion object中的Post-Knock Combustion设置为on时不应该选择这个模型。
○3Worret使用R. Worret所描述的模型,“Zylinderdruckbasierte Detektion und Simulation der Klopfgrenze mit einem verbesserten thermodynamischen Ansatz”, PhD Thesis, University of Karlsruhe, 2002. 由于这个模型有时会在爆震发生几个时步后才能对爆震进行预测,因此当Combustion object中的Post-Knock Combustion设置为on时不应该选择这个模型。
○4Kinetics-Fit使用GT公司开发的模型。当选择这个模型,Combustion object中的Post-Knock Combustion设置为on时,燃烧速率会受到影响。详情请参考Combustion object 的帮助文档。
End Gas Zones 为了诱导时间积分计算而对未燃气体划分的区域数,二选一:
○1Single-Zone 使用整个未燃气体的温度计算诱导时间积分。
○2Multi-Zone 当选择这个选项后,在未燃气体和与之相邻的未燃气体表面创建细小区域。细小区域的温度根据整个未燃气体和相邻壁面的温度计算。在每个细小区域进行诱导时间积分,发生爆震的表面(以下称为:爆震表面)会进行报告。只有当Knock Model设置为Douaud&Eyzat or Kinetics-Fit时才能选择这个选项。当选择这个选项时,必须指定Combustion Object 里面的EngCylFlame。此外,推荐将EngCylTWallDetail或EngCylTWallSoln设置成cylinder wall surface temperatures,因为它们有针对表面的更为详细的空间解决方案。
Fuel Octane Number AKI标准燃料辛烷值。AKI标准(美国普遍使用的)为研究法辛烷值(RON research octane number)和汽车用辛烷值(MON motoring octane Number)的平均值。当Knock 么的了设置成Franzke或者worret时,这个值应该设置成ign。
Knock Induction Time Multiplier 诱导时间系数或者从属参考对象的名称。当值小于1时会使预测的爆震次数增多,当值大于1时会使预测的爆震次数减少(def=1)。
Activation Energy Multiplier 激活能量倒数的系数。值大于1会使得预测的爆震次数增多。值小于1会使预测的爆震次数减少(def=1)。
Knock Index Multiplier报告的爆震指数的系数(def=1)。