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1、汽车工程２０１７年(第３９卷)第９期ＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ２０１７(Ｖｏｌ.３９)Ｎｏ.９ｄｏｉ:１０.１９５６２/ｊ.ｃｈｉｎａｓａｅ.ｑｃｇｃ.２０１７.０９.００２∗喷油策略对ＧＤＩ发动机碳烟生成的影响１１,２２２２２庞昌乐,赵洪雪,静大亮,董哲林,王志,帅石金(１.中国农业大学工学院,北京１０００８３;２.清华大学,汽车安全与节能国家重点实验室,北京１０００８４)[摘要]结合发动机台架试验和三维数值模拟分析了ＧＤＩ发动机喷雾、燃烧和碳烟的生成过程。结果表明,混合气浓区、池火是碳烟生成的主要原因；早喷工况,燃油
2、撞击活塞顶部形成油膜,燃烧过程出现池火现象,碳烟生成量明显增加；晚喷工况,油气混合时间较短形成了局部浓区,导致碳烟质量生成增加。相同工况下两次喷射策略有助于实现均匀混合气,显著降低缸内碳烟的生成。关键词:直喷汽油机;碳烟;喷油策略;数值模拟ＥｆｆｅｃｔｓｏｆＩｎｊｅｃｔｉｏｎＳｔｒａｔｅｇｙｏｎＳｏｏｔＦｏｒｍａｔｉｏｎｉｎＧＤＩＥｎｇｉｎｅｓ１１,２２２２２ＰａｎｇＣｈａｎｇｌｅ,ＺｈａｏＨｏｎｇｘｕｅ,ＪｉｎｇＤａｌｉａｎｇ,ＤｏｎｇＺｈｅｌｉｎ,ＷａｎｇＺｈｉ＆ＳｈｕａｉＳｈｉｊｉｎ１.ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ,Ｃ
3、ｈｉｎａＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ,Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３；２.ＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ,ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＳａｆｅｔｙａｎｄＥｎｅｒｇｙ,Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８４[Ａｂｓｔｒａｃｔ]Ｂｙｃｏｍｂｉｎｉｎｇｅｎｇｉｎｅｂｅｎｃｈｔｅｓｔａｎｄ３Ｄｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ,ｔｈｅｓｐｒａｙ,ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ,ａｎｄｓｏｏｔｆｏｒｍａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆＧＤＩｅｎｇｉｎｅａｒｅａｎａｌｙｚｅｄ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｍａ
4、ｉｎｃａｕｓｅｓｏｆｓｏｏｔｆｏｒｍａｔｉｏｎａｒｅｌｏｃａｌｒｉｃｈｍｉｘｔｕｒｅａｎｄｐｏｏｌｆｉｒｅ.Ｉｎｅａｒｌｙｉｎｊｅｃｔｉｏｎｔｉｍｉｎｇ,ｄｕｅｔｏｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｆｕｅｌｆｉｌｍｃａｕｓｅｄｂｙｔｈｅｉｍｐｉｎｇｅｍｅｎｔｏｆｓｐｒａｙｏｎｐｉｓｔｏｎ,ｐｏｏｌｆｉｒｅａｐｐｅａｒｓｄｕｒｉｎｇｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ,ｓｏｓｏｏｔｅｍｉｓｓｉｏｎａｐｐａｒｅｎｔｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｓ,ｗｈｉｌｅｉｎｌａｔｅｉｎｊｅｃｔｉｏｎｔｉｍ-ｉｎｇ,ｇａｓ-ａｉｒｍｉｘｉｎｇｐｅｒｉｏｄｉｓｓｈｏｒｔｅｎｅｄ,ｌｅａｄ
5、ｉｎｇｔｏｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｌｏｃａｌｒｉｃｈｚｏｎｅａｎｄｈｅｎｃｅｔｈｅｒｉｓｅｏｆｓｏｏｔｍａｓｓｆｏｒｍｅｄ.Ｕｎｄｅｒｔｈｅｓａｍｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎ,ｔｈｅａｄｏｐｔｉｏｎｏｆｓｐｌｉｔｉｎｊｅｃｔｉｏｎｉｓｃｏｎｄｕｃｉｖｅｔｏｕｎｉｆｏｒｍｍｉｘｔｕｒｅａｎｄｔｈｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｒｅｄｕｃｔｉｏｎｏｆｉｎ-ｃｙｌｉｎｄｅｒｓｏｏｔｆｏｒｍａｔｉｏｎ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ＧＤＩ；ｓｏｏｔ；ｉｎｊｅｃｔｉｏｎｓｔｒａｔｅｇｙ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ相比,缸内直喷汽油机排放的颗粒物数量更多,且颗
6、前言粒物粒径更小,危害更大。因此,减少缸内直喷汽油机碳烟的排放已经成为亟需解决的问题。当前,大气ＰＭ２.５成为社会关注的热点。根据近年来国内外学者采用试验和模拟的方法对北京市环保局数据,北京地区的ＰＭ２.５中三分之二ＧＤＩ发动机的碳烟生成进行了大量的研究。文献颗粒物为当地产生,其中机动车贡献量最高,达到[４]~文献[６]中分别利用激光诱导炽光法和双色法[１]３１.１％。为了降低机动车颗粒物排放,我国制定对ＧＤＩ发动机碳烟生成过程进行可视化研究,研究了较为严格的尾气排放法规并向欧洲标准靠拢,欧结果表明混合气空间浓区、附壁油膜及池火是ＧＤＩ
7、ＶＩ限制ＧＤＩ排放标准既限制颗粒物质量(ＰＭ<５ｍｇ/发动机生成碳烟的主要途径。在发动机碳烟模拟方１１[２]ｋｍ)又限制颗粒物数量(ＰＮ<６×１０)。欧洲多个面,文献[７]和文献[８]中采用蒙特卡洛法模拟ＧＤＩ[３]实验室联合开展的乘用车颗粒测量结果表明:与发动机碳烟生成和氧化过程,但其对发动机的简化传统进气道喷射汽油机和带有颗粒捕集器的柴油机过大,不能准确描述汽油的喷雾过程。文献[９]和∗“９７３”课题(２０１３ＣＢ２２８５０２)资助。原稿收到日期为２０１６年１０月２０日。通信作者:帅石金,教授,博士生导师,Ｅ-ｍａｉｌ:ｓｊｓｈｕａ
8、ｉ＠ｍａｉｌ.ｔｓｉｎｇｈｕａ.ｅｄｕ.ｃｎ。２０１７(Ｖｏｌ.３９)Ｎｏ.９庞昌乐,等:喷油策略对ＧＤＩ发动机碳烟生成的影响•９８５•文献[１０]中利用半经验碳烟模型进行三维ＣＦＤ数中发动机碳烟排放采用微
