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时间:2019-03-20
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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
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