直喷汽油机微粒生成过程及其影响因素模拟的研究

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2、手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要GDI汽油机由于良好的经济性开始逐渐推广，欧5、欧6排放法规对现代汽油机的排气颗粒物质量和数量方面均开始限制，如何从根本上降低其排放，就显得尤为重要。为了进一步弄清GDI汽油机微粒物的生成与氧化的影响因素，本文以一款GDI汽油机为基础，研究了GDI汽油机关键控制参数对颗粒物生成过程的影响。本文建立了该款发动机的三维CFD计算模型，通

3、过试验结果对模型进行验证，并以此为基础逐步开展以下内容：单次喷射情况下，开展了不同空燃比、点火定时、喷油定时对碳烟生成的影响研究。研究结果表明，混合气的不均匀性是引起碳烟排放的主要因素之一。燃空当量比越大越容易产生碳烟。点火时刻越早，最高爆发压力越高，温度迅速上升，但是燃烧后期温度偏低，产生的碳烟不易被氧化。早喷时，油膜易在进气道侧活塞顶表面形成，晚喷时油膜出现在排气门侧的活塞顶以及排气门侧的汽缸壁，不同壁面温度使得油膜蒸发速率的不同，进而在燃烧室内形成一定的浓度梯度，进而生成碳烟。同时油膜直接接触火焰面也会产生核

4、态碳烟，使得碳烟排放增加。为改善上述状况，可通过优化燃烧室结构，提高湍动能，加快油膜蒸发速率和火焰传播，使燃烧更加充分，进而减少碳烟排放。在两次喷射情况下，分别对常温和冷启动工况的不同喷油控制策略进行模拟研究。其中对于常温情况，通过与单次喷射对比，分析了多次喷射在碳烟排放方面的优点与不足。研究结果表明，常温工况下的二次喷射的碳烟排放与第二次喷射时刻以及燃油量有关，但总体上看与单次喷射模式相比并没有明显的优势。第二次喷射的时间提前，二次喷射的燃油蒸发效果要好些，碳烟排放也会有少许减低。在常温下推迟点火由于最高爆发压力

5、降低，缸内平均温度降低，因而碳烟生成最大值减少，然而在活塞下行，压力下降时，油膜位置的燃油蒸发与较高温度的火焰接触，碳烟再次的生成，碳烟氧化消耗趋势不明显。对于冷启动工况，合适的两次喷射策略可以提高汽油机的点火可靠性以及燃烧的稳定性，在此基础上适度的推迟点火可以使更多燃油蒸发，提高燃烧后期温度，氧化由于低温混合气分布不均产生的碳烟，从而一定程度上缓解碳烟排放。关键词：GDI发动机影响因素碳烟排放二次喷射ABSTRACTGDIengineshavebeenpopularizedgraduallyduetotheeco

6、nomicperformanceadvantage.SuchemissionregulationsasEuro5andEuro6havepromotedrequestfortherestrictionofthemassandquantityofparticleexhaust.Itissignificantthathowtoreduceparticleemissionradically.InordertoclarifyeffectfactorsthatresultsinparticleemissionofGDIeng

7、ines,researcheshavebeencarriedthroughonthesignificantfactorsresultinginparticleemissionofGDIengineonthebasisofGDIenginenamedG415.Three-dimensionCFDmodelhasbeenestablishedandvalidatedviacomparingwithexperimentresults.Furthermore,researcheshavebeencarriedoutonef

8、fectsonparticlegenerationprocesscausedbydifferentcombustioncontrolparametersandstructuralparameters.Researchesofeffectsofvaryingair-fuelratio,sparktiming,injectiontimingonthepartic