燃烧参数对GDI汽油机燃烧过程的影响研究

摘要

缸内直喷汽油机在高速大负荷工况时采用进气行程喷油，采用燃空当量比为λ=1的均质混合燃烧，排放可以利用目前广泛使用的三效催化转化器来处理，从而达到排放法规的要求，是缸内直喷汽油机的一个重要发展方向。混合气质量好坏对均质燃烧过程有直接影响。因此本文对影响混合气质量好坏的喷油器喷雾特性做了数值模拟，对均质燃烧混合气形成和燃烧过程的参数，缸内流场、喷油正时、点火正时进行研究，为优化缸内直喷均质燃烧和降低排放提供方法和技术的理论参考。
　　本文用Pro-E进行三维CAD建模，将模型导入AVL-FIRE软件，然后进行网格划分，设置合理的初始、边界条件，调整模型和参数并计算。计算分析讨论结果如下：
　　本文研究对象在高转速大负荷时缸内存在从进气行程到点火时刻的持续、明显滚流，利于混合气的形成。在给定喷油压力和喷射量的情况下，喷油正时为60°CA ATDC时火花塞附近混合气较浓，其他区域混合气较稀，燃烧性能差；喷油正时为80°CA ATDC，火花塞间隙处有适合点火的稍浓混合气，点火正时处缸内混合气总体当量比接近于化学燃空当量比1，适合均质燃烧；喷油正时为100°CA ATDC，喷油较晚，燃油与空气混合时间短，压缩上止点处存在少量未蒸发完的燃油，混合气质量差；相比60°CA ATDC和100°CA ATDC两种方案，80°CA ATDC喷油方案混合气形成质量好，燃烧性能好。保持喷油压力和喷射量不变，选取80°CA ATDC喷油方案，点火正时20°CA BTDC既可以保证缸内平均温度，也可以保证最大压力和放热率。

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1 绪论

1.1 选题背景

1.2 GDI汽油机发展过程及应用现状

1.3 GDI汽油机关键技术

1.4 GDI发动机发展趋势

1.5 本文研究内容

2 内燃机CFD数值模拟、理论基础及计算模型

2.1 内燃机CFD数值模拟

2.2 AVL-FIRE CFD数值模拟理论基础

2.3 计算模型

2.4 数值计算方法

2.5 本章小结

3.喷油器静态喷雾特性数值模拟

3.1划分计算网格、设置计算条件

3.2喷雾特性数值模拟结果及分析

3.3 本章小结

4 建立GDI模型、计算网格及初始和边界条件

4.1 研究对象

4.2 计算网格划分

4.3 计算初始条件和边界条件

4.4 计算模型及算法的选择

4.5 本章小结

5 均质GDI燃烧过程数值模拟及计算结果分析

5.1 气缸内流场分析

5.2 喷油正时对GDI发动机均质燃烧过程的影响

5.3 点火正时对燃烧过程的影响

5.4本章小结

6 结论及展望

6.1 全文总结

6.2 工作展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及取得的研究成果

致谢