gdi汽油机进气系统的数值模拟研究

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1、第章绪论单位百万吨圈卜2我国石油消费量(音顶测数据)改革开放以来，我国汽车、摩托车工业以前所未有的速度向前发展，取得了举世瞩日的成就。我国的摩托车产量己居世界第一(保有量超过一亿台)，轿车正快速进入中国家庭“J。2000～2005年保有量增长率在J4～16％，按稳妥的】0％左右测算，2010、2015、2020年保有分别为6000、9600和14500万辆(见鲥1—1)。我国进入‘移动社会一，汽车保有量大量增加，引发了对能源需求的强烈增长。最新统计数字表明我国已经是世界石油资源消耗第二大国即】。如图l，2,9／示，自1993

2、年以来我国已成为石油净进口国。2000年进口依存度达到366％．超过警戒线，2004年全国石油消费量已近3亿盹。2001—2004年平均增长量1600．2100万吨，年均增长率6％。今后如按该平均增长率预测，则每5年增长I亿吨左右，到2010、2015、2020年分别需要4亿、5G、6亿吨。而可供量(包括自产和进口)难以满足如此巨大需求，供应量缺口至少I亿吨和15-2亿吨。这给我国的能源安全敲响了警钟。能源问题己经成为制约我国经济社会持续健康发展的重要因素。在汽牟保有量不断增加的今天，除了积极探索新的能源咀外(开源)，另外个

3、重要的途径就是减少汽车所消耗的石油资源(节流)。通过技术进步提高汽车发动机的燃油经济性成为政府部门和生产厂商关注的焦点。美国、日本、欧洲各固相继制定了燃油消耗法规和计划¨1。我国政府对汽车燃料的消耗也非常重视，早在80年代就制定了JB390984《载货汽车燃懵消耗量限值》洼规。2005年7月1日，《乘用圭燃料消耗量限值》(C3819578．2004)强伟《性网家标准正式实施。新标准规定，11j20f)5年时，重量为24吨的运动型多用遗车每10010n耗油量将不得超过155L，；r．'2008年盱，每100kin耗油量棒币傅超

4、过14L；对于车重为J吨的汽第一章绪论车，需在2005年达到100km耗油量不超过8．2L，2008年时每100km耗油量将不得超过7L。因此，要缓解我国石油供需的紧张状况，首先要提高我国内燃机的燃料利用率。当前，我国内燃机技术和世界先进国家相比，还有很大的差距，内燃机燃料利用率与国外先进机型相比要低10％．20％以上，所以开展内燃机节能研究是有潜力的、必要的。1．1．3环境问题内燃机是大气环境，特别是城市大气环境的主要污染源。内燃机的主要有害排放物为未燃碳氢(HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)和微粒物(PM)等。

5、这些有害排放物对大气环境的危害主要表现在形成光化学烟雾、酸雨、使臭氧层减薄、臭氧浓度过高以及造成全球范围的温室效应。同时这些排气污染物还会直接危害人体健康。正因如此随着汽车数量的激增，汽车发动机的尾气排放己成为城市大气污染的主要来源。在我国，随着汽车保有量的迅速增加，汽车造成的对环境的污染越来越严重。表1．1为我国部分大城市车用内燃机排放有害气体占城市总污染物的百分比【9_10】。据北京市环保局和清华大学环境工程系的测试结果，北京城市大气中68％的NOx，78％的CO和88％以上的HC有害排放物来自汽车，深圳市汽车排放的NO

6、x、CO、HCl997年比1986年分别增长了760％，520％和500％，其中汽车排放的NOx已占大气中NOx的含量的78．3％tlo】。治理城市大气污染己迫在眉睫。表1-1汽车尾气排放在城市污染中的比例汽车尾气排放比例(％)城市COHCNOx北京63．473．546上海879774重庆85．836．686．3西安98．669．7青岛702010乌鲁木齐88．748．5天津838155成都627045广州84．125．7从60年代开始，美国、日本、欧共体国家相继制定了汽车排放限制标准，如第一章绪论欧洲经济委员会(ECE)汽

7、车排放标准I号、II号、III号、Ⅳ号，美国加州排放法规等，以控制汽车的有害排放物(主要是CO．、HC、NOx与颗粒)，而且日趋严格(见表1．2)。我国由于受国家经济技术水平的限制，对于汽车排放控制方面起步较晚。根据国内机动车污染状况、发展需要和环境保护的需要，我国的机动车排气污染控制法规主要借鉴了欧洲的排放法规标准体系，从1999年开始对小型车执行欧I的排放限制标准，2004年7月已开始执行相当于欧洲II号标准的排放法规；N2008年7月1日，在全国范围内实施相当于欧洲第三阶段的排放控制水平(北京于2005年7月1日实施国

8、3标准)；2010年之后争取与国际排放控制水平接轨。表1．2欧洲汽车排放标准生效汽油车柴油车法规日期COHCNOxCoHCNOxPT欧洲11992在2．720．972．720．970．14欧洲21995焦2．20．51．O0．90O．10欧洲32000焦2．3O．20．150．64O．56