喷射角度对gdi混合气形成的影响研究

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1、交流河北农机HEBEINONGJI摘要：利用AVL-FIRECFD软件，通过对某缸内直喷汽油机(GDI)的油气混合过程的数值模拟，研究了喷射角度对该GDI发动机混合气形成的影响。结果表明，当发动机转速为4500r/min，喷射角度为30°和60°时，气缸内都有混合气过浓或过稀的情况；喷射角度为45°时，气缸内混合气比较均匀，符合均质混合气的要求，所以，喷射角度为45°是最优方案。关键词：缸内直喷汽油机；数值模拟；喷射角度；油气混合气喷射角度对GDI混合气形成的影响研究中北大学机械与动力工程学院柳青续彦芳引言AVL-FI

2、RE中的FAMEEngine+模块中，自动生成动网汽油机缸内直喷（GasolineDirectInjection，GDI）发格。然后用HybridAssistant对模型的网格进行划分从动机是近年来国内外内燃机研究的热点。GDI发动机而确定各selection最佳网格尺寸。本文网格的最大尺的混合气质量直接影响发动机的燃烧过程，因此会对寸为0.001m，最小网格尺寸为0.00020m。计算时定义发动机的动力性、经济性和排放性造成影响。进气上止点为0°CA，不涉及排气提前角。下图显示了本文在AVL-FIRECFD软件的帮助

3、下，模拟某各典型时刻的计算网格。GDI发动机的油气混合过程，研究了喷射角度对缸内直喷汽油机混合气形成的影响，为优化缸内直喷汽油机的喷油参数提供理论参考。1发动机的部分参数为了研究喷射角度对缸内直喷汽油机混合气形成的影响，本文以某型GDI汽油机为研究对象，其具体的参数如表1所示。表1汽油机的部分参数项目缸径/mm行程/mm压缩比涡流比参数858110.31.5表1续表1项目标定转速r/min活塞形状喷孔数参数4500凹顶活塞6图1各典型时刻计算网格其中：（a）进气门升程最大位置（100°CAATDC）计表1续表2算网格数

4、目，346825；（b）进气下止点位置计算网格数目，467186；（c）进排气门同时关闭时刻计算网格数目，项目喷油提前角进气提前角进气迟闭角425956；（d）靠近于压缩上止点（340°CAATDC）计算网参数80°CAATDC20°CABTDC60°CAATDC格数目，116100。3边界条件的设定2有限元模型的建立计算时设定的初始条件为表2所示，边界条件为用Pro/E软件建立三维几何模型，并将其导入表3所示，而数学模型的选择分别为：湍流模型，标准作者简介：柳青，1978年生，硕士研究生，研究方向：动力机械及双方程k

5、-ε湍流模型；液滴蒸发模型，Dukowicz蒸发工程。模型；湍流扩散模型，Enable模型；液滴破碎模型，TA422014年第10期河北交流HEBEINONGJI农机模型；液滴碰壁模型，Walljet1碰壁模型；壁面处理设定为标准壁面函数。表2初始条件的参数压力/Pa温度/K图3喷射角度为45°时缸内混合气的分布状况进气道1.56332气缸1.621126表3温度边界参数图4喷射角度为30°时缸内混合气的分布状况气缸盖气缸壁进气道壁面排气道壁面当240°CAATDC时，带动燃油移动向进气侧的滚流和气缸壁的共同作用使燃油

6、向上翻转，从而使燃油温度/K460460380580和空气充分混合，所以30°和45°喷射时进气侧燃油转速为4500r/min时入口边界参数浓度比较高，60°喷油燃油扩散较好。曲轴转角0°80°160°240°320°当340°CAATDC时，30°、45°和60°喷射均明显在喷油嘴下方出现较浓区域。喷射角度为30°时，进入口压力/pa151.82.11.91.81气侧的混合气较浓，排气侧的混合气过稀；60°喷射入口温度/k320331325332327时，混合气总体当量比较大，缸壁处混合气较浓，火花塞附近混合气较稀，

7、设计时应注意不要出现这种情况；4计算结果与分析45°喷射时，缸内出现最均匀混合气，总体当量与靠近GDI发动机对喷射角度的要求很高。易于着火的化学当量比为1，因此45°是较合适的喷射角度。混合气既需要点火时刻在火花塞附近形成，又要尽量下面是三种喷射角度的气缸内燃油蒸气质量随曲集中在球型燃烧室附近；由于喷射角度不同，燃油可能轴转角变化曲线图（图5）。图中显示的三条曲线很相直接喷到活塞顶或气缸壁上形成油膜湿壁，设计时应近，燃油蒸发都比较好。靠近点火正时处，45°是最适尽量避免燃油与活塞顶或气缸壁相碰的情况发生，否合于均质燃烧

8、模式的喷射角度。则产生积碳使UBHC排放较高并稀释润滑油。喷射角度定义为喷油器与气缸各自中心轴线之间的夹角。图2、图3和图4分别给出发动机转速为4500r/min，喷油提前角为80°CAATDC，初始涡流比为1.5，喷射角度为60°、45°和30°时混合气在气缸内的分布情况。从图2、图3和图4中可以看出，燃油顺着气流喷入气缸中形成