水平对置两冲程缸内直喷汽油机喷雾布置优化

摘要

两冲程发动机具有结构简单、零部件少和升功率高等优点，但是燃油耗过高和排放过差是其致命的缺点。近年来，车用发动机对燃油经济性及排放性的要求越来越高，致使两冲程发动机逐渐淡出。实际上，两冲程发动机的潜力还远远未被挖掘出来。例如，两冲程发动机零部件少、结构简单，在轻量化方面占据独特优势；两冲程发动机体积小、功率密度高，对发动机小型化及功率强化十分有利，特别适合用作电动汽车增程器及混合动力汽车的专用发动机。
　　两冲程发动机油耗高，排放差的根本原因是在扫气过程中，燃油随气流被扫入排气道，未经燃烧便排出发动机造成燃料损失。而采用缸内直喷技术可以自由控制燃油喷入气缸的时间，燃油可以在扫气过程快结束的时候喷射，从而能有效解决扫气过程中的燃料损失问题。
　　本课题以两冲程直喷发动机为对象，研究喷雾在其缸内的布置优化问题。借助激光喷雾测试手段研究喷油器喷雾特性，在此基础上建立简化气缸模型，利用处理的喷雾图像来进行喷雾在气缸中的布置工作，在此基础上进一步量化分析喷雾距离汽缸壁的距离，以此来比较优化喷雾的布置方式。
　　优化结果表明，对于本课题研究的单一工况发动机，喷雾中置的方式是比较合适的选择，此时喷雾在气缸内分布均匀，并且距离汽缸壁有足够的距离降低湿壁风险。
　　基于优化结果开发了两冲程缸内直喷发动机样机，同时进行了初步的发动机试验。在试验过程中，通过调整点火喷油时刻实现发动机性能的优化。经与喷雾优化结果对比，验证了此种喷雾优化布置方法的可行性。

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第一章 绪论

1.1课题背景

1.2本发动机采用主要技术

1.3两冲程直喷汽油机研究现状

1.4汽油直喷发动机开发问题

1.5本课题研究的意义及本文主要工作

第二章 喷雾特性测试及喷油器选型

2.1测试概况

2.2测试设备及方法

2.3喷油器选型

2.4所选喷油器测试结果

2.5本章小结

第三章 喷雾在燃烧室中的布置及优化

3.1发动机基本几何关系

3.2喷雾在气缸中布置

3.3喷雾与缸壁之间距离分析

3.4本章小结

第四章 发动机试验

4.1实验样机的燃烧室结构

4.2试验样机介绍

4.3试验系统及布置

4.4试验结果

4.5本章小结

第五章 总结与展望

5.1全文总结

5.2研究展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文