稀释混合气分层形式对大负荷时二冲程汽油机燃烧特性影响的模拟

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1、天津大学硕士学位论文稀释混合气分层形式对大负荷时二冲程汽油机燃烧特性影响的模拟NumericalStudyontheEffectofDilutedMixtureDistributionintheCylinderontheCombustionCharacteristicsinaTwo-StrokeGasolineEngineatHighLoads学科专业：动力工程研究生：李晓指导教师：何邦全副教授企业导师：宋东先博士天津大学机械工程学院2017年5月万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得

2、的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、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。（

3、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：年月日万方数据中文摘要气门式二冲程汽油机能提高汽油机强化程度、降低燃油消耗。但是，在大负荷工况下，它依然会面临爆震的风险。因此，本文提出用分层稀燃方式来降低二冲程汽油机的爆震倾向，并提高它的燃烧稳定性。为此，根据二冲程汽油机缸内气体分布特征，构建了包含47组分和57个基元反应的正庚烷-异辛烷化学反应动力学简化机理，并分析了高温、高废气稀释条件下，正庚烷和异辛烷化学反应路径的变化。在此基础上，将这一简化机理耦合到三维数值模拟计算软件中，并

4、在固定循环喷油量下，模拟研究了进气压力、第二次喷油比例和进气门相位对气门式二冲程汽油机稀燃特性及氮氧化物排放的影响。结果表明：在高废气稀释条件下，异辛烷的高温消耗速度低于正庚烷，脱氢过程受残余废气的影响小于正庚烷；随着残余废气率的增加，异辛烷断键裂解方式增多，而残余废气对正庚烷裂解过程影响较小。在相同的进气压力下，随着第二次喷油比例的增加，着火时刻先推迟后提前，燃烧持续期先延长后缩短。而在火花塞附近的燃油浓度先减小后增加。在第二次喷油比例为70%时的燃油分层形式最有利于汽油的燃烧。在相同的第二次喷油比例下，随着进气压力的升高，

5、着火时刻逐渐提前，燃烧持续期先缩短后延长，而最大压力升高率先增加后减小。提高进气压力能降低气缸周围混合气的浓度，有效抑制自燃的发生，降低爆震强度。随着进气门关闭时刻(IVC)的推迟，气缸内燃油浓度分布不均匀性先减小后增大，而且燃油温度和残余废气分布不均匀性逐渐增大，气缸内高温区向着燃油浓区和低残余废气区发展。同时，火焰发展速度随IVC的推迟先降低后升高，在IVC为上止点前90°CA时，火焰发展速度最快。在分层稀燃模式下，氮氧化物质量集中分布在燃空当量比小于1的稀混合气区。关键词：二冲程，汽油机，稀混合气，燃烧，进气压力，气门相

6、位I万方数据ABSTRACTPoppet-valvetwo-strokegasolineenginescanincreasethespecificpoweroftheircounterpartswiththesamedisplacementandhencedecreasefuelconsumption.However,knockmayoccurinthecylinderathighloads.Tosolvetheknockinthetwo-strokeengines,thecombustionwithstratifiedlea

7、nmixturewasproposedtodecreaseknockingtendencyandimprovecombustionstability.Basedonthedistributioncharacteristicsofthemixtureinthecylinderofthetwo-strokeengines,asimplifiedn-heptaneandisooctanegasolinesurrogatechemicalreactionmechanismincluding45speciesand57elementar

8、yreactionswasbuilt.Thereactionpathsofn-heptaneandisooctaneinexhaust-dilutedconditionsathightemperaturewereanalyzed.Onthisbasis,thissimplif