进气道喷射与缸内直喷组合汽油机微粒排放仿真研究

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1、进气道喷射与缸内直喷组合汽油机微粒排放仿真研究SimulationResearchonParticulateMatterEmissionsofGasolineEngineCombinedPortFuelInjectionwithDirectInjection作者姓名：魏传芳领域（方向）：动力工程指导教师：董伟副教授类别：工程硕士答辩日期：年月日摘要进气道喷射与缸内直喷组合汽油机微粒排放仿真研究近几年，全国范围内大面积雾霾天气的出现使人们对大气中颗粒物的存在更为重视，而直喷汽油机（GDI）尾气排放中的微粒主要集中在核态，其对人体和环境危害极大，因此国

2、内外的排放法规对GDI汽油机微粒排放数量和质量都提出了明确的限值。根据有关报道，缸内直喷结合进气道喷射能够有效降低直喷汽油机的微粒排放，因此本文利用AVLFIRE三维仿真软件，研究了这种组合喷射策略对微粒排放主要成份碳烟（soot）的影响，并获得以下结论：（1）在理论空燃比下，针对缸内喷射、气道主喷与缸内主喷三种喷油策略下的混合气形成、缸内燃烧以及soot排放进行了仿真研究，结果表明：三种喷油策略对缸内平均温度与平均压力影响不大，但对最终soot排放量影响明显；气道主喷在三种喷油策略下缸内最终soot数量浓度与soot质量分数表现最低，缸内直喷策略

3、下soot排放量最多；气道主喷相比于缸内喷射能降低soot质量分数4~5个数量级，降低soot数量浓度2~3个数量级。（2）在气道主喷下研究了不同喷油比例对soot的影响规律，结果表明：喷油比例影响缸内混合气分布的均匀性，是影响soot生成的主要因素，soot数量浓度由缸内混合气的过浓区决定；当气道喷油量达到一定比例后，随气道油量的增加，soot质量分数和数量浓度的下降趋势变弱，在气道主喷下最佳喷油比例为进气道喷油占80%，缸内直喷油量占20%。（3）在气道主喷最佳喷油比例下，研究了缸内直喷的喷油正时与喷油持续期对进气道喷射与缸内直喷组合汽油机so

4、ot排放的影响，结果表明：喷油正时与喷油持续期对缸内的平均温度、平均缸压与放热率影响较小，对soot质量分数与soot数量浓度影响较大；喷油正时过早或过晚都会增加soot排放，当喷油正时过晚时，缸内最终soot数量浓度与喷油正时过早相比会高出一个数量等级，在仿真工况下存在最佳喷油正时为320°CABTDC；喷油持续期过长或过短都会增加soot排放，喷油持续期过短对soot的影响大于喷油持续期过长，当喷油持续期过短时缸内最终soot质量分数相对于喷油持续期过长会增加两个数量级，最终soot数量浓度增加1个数量级，仿真工况下最佳喷油持续期为8°CA。I

5、关键词：汽油机，进气道喷射，缸内直喷，喷油策略，模拟计算，碳烟IIABSTRACTSimulationResearchonParticulateMatterEmissionsofGasolineEngineCombinedPortFuelInjectionwithDirectInjectionRecently,nationwidehazyweatherdrawsmoreattentiontotheparticulatematterwithintheatmosphere,whiletheprimefractionofGDIengineisnuclea

6、rparticleswhicharemoreharmfultotheenvironmentandpeople’shealth.SodomesticandoverseasregulationshavebeenconfirmedspecificlimitationstotheGDIengine.Accordingtosomereports,gasolineengineswhichcombinedportfuelinjectionwithdirectinjectionhavegreatinfluenceondecreasingthePMemissions

7、.Sotheauthorhasusedthethree-dimensionalsimulationsoftwareAVL-FiretoinvestigatetheinfluenceofthiscombinedstrategytothesootemissionswhicharethemostpartinthePMemissions.Duringtheresearch,herecomestheseconclusions:(1)Withinidealair-fuelratio,thesimulationresearchofmixtureformation

8、,cylindercombustionandsootemissionswithinthreedifferentinject