混合气形成对gdi发动机微粒生成影响的数值模拟

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1、—————————————————————混合气形成对GDI发动机微粒生成影响的数值模拟—————————————————————EffectsofMixtureFormationonParticulateExhaustSimulationinaGDIEngine作者姓名：陈丽丽专业名称：动力工程及工程热物理指导教师：洪伟教授学位类别：工学硕士答辩日期：2015年6月4日摘要混合气形成对GDI发动机微粒生成影响的数值模拟随着汽车工业的发展，能源危机与环境污染的问题越来越突出。缸内直喷（GDI）汽油机类似柴油机的燃油缸内直

2、接喷射方式，使其具有较好的动力性、经济性及排放性，成为了轿车发动机的主要发展方向。但是GDI发动机采用缸内燃油喷射形成混合气的方式，容易造成燃油直接喷射到气缸壁或活塞顶上等湿壁现象，同时燃油和空气混合时间短，导致GDI发动机的微粒排放远多于传统的进气道喷射汽油机。而与柴油机排放微粒相比，GDI发动机排放的微粒粒径更小，对人体健康和环境危害更大。因此，需要对GDI发动机微粒的生成做进一步的研究。碳烟（soot）是缸内燃烧产生微粒的主要组成部分，本文针对某款GDI发动机，利用AVL_FIRE软件进行模拟仿真，研究单次喷射策略

3、下喷油持续期和喷油定时，两次喷射策略下喷油分配比例和第二次喷油时刻，转速，负荷，EGR率及进气温度对GDI发动机混合气形成及soot生成的影响，得出以下结论：1、在单次喷射策略下，喷油持续期过短和喷油定时过早，都会使燃油触壁量增加，点火时刻未蒸发燃油增多，导致缸内压力、温度下降，soot生成量增加。喷油持续期过长和喷油定时过晚，都会使燃油和空气混合时间不足，过浓混合气增多，导致缸内压力和温度下降，soot生成量增加。对于本次模拟，综合缸内混合气分布、压力、温度和soot生成情况，认为在2000r/min，50%负荷下，最

4、佳喷油持续期为35°CA，喷油定时为80°CA（进气上止点为0°CA）。2、在两次喷射策略下，随着喷油分配比例从5:1减小到2:1，第二次喷油量增多，燃油和空气混合时间不足，缸内过浓混合气增多，导致缸内平均压力、放热率和温度均下降，soot生成量增加；随着第二次喷油时刻从270°CA推迟到300°CA，燃油和空气混合时间变短，缸内过浓混合气增多，导致缸内平均压力、放热率和温度均下降，soot生成量增加。3、随着转速从1500r/min增大到4000r/min，缸内气流运动增强，促进了燃油和空气的混合，但转速过大时燃油和空

5、气的混合时间相对较短，导致3000r/min时缸内soot生成量最少，转速减小或增大缸内soot生成量均增加；随着负荷从50%增大到100%，循环喷油量增大，导致缸内燃油和空气的混合变差，soot生成量增大。100%负荷下缸内soot质量分数峰值为50%负荷下缸内soot质量分数峰值的5倍。4、随着EGR率从0增大到25%，燃油蒸发速率加快，缸内压力、放热率和温度下降，soot生成量减少。EGR率控制在10%以内，能够在缸内压力、放热I率和温度下降不大的情况下，使soot的生成量明显减少；随着进气温度从300K提高到32

6、0K，缸内燃油蒸发速度加快，点火时刻过浓混合气减少，缸内平均压力、放热率和温度均升高，soot生成量减少。适当的提高进气温度能够降低缸内soot的生成量。关键词：缸内直喷汽油机，微粒，混合气形成，喷射参数，运转参数，进气参数IIABSTRACTEffectsofMixtureFormationonParticulateExhaustSimulationinaGDIEngineWiththedevelopmentoftheautomobileindustry,theenergycrisisandenvironmentalp

7、ollutionproblemsaremoreandmoreprominent.Gasolinedirectinjection(GDI)engineissimilartodieselwithfueldirectlyinjectsintothecylinder,makinggasolineenginehasgoodpower,economyandemissionperformance,andbecomingthemaindevelopmentdirectionofautomobilegasolineengine.ButGD

8、Iengineinjectsfuelintothecylinderdirectlythatmakesthefuelinjectintothecylinderwallandthepistoncrowneasilyandshortenmixtureformationtime,likelytocauselocalizedt