直噴汽油機(jī)冷啟動(dòng)工況壁面油膜特性及其對(duì)碳煙排放的影響研究.pdf

1、汽油缸內(nèi)直噴（GDI）在改善經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性等方面有較大優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)成為內(nèi)燃機(jī)發(fā)展的主要方向之一。GDI發(fā)動(dòng)機(jī)將燃油直接噴射到氣缸內(nèi)，不可避免的引起噴霧撞壁。噴霧撞壁有利于油滴的二次破碎，但也容易形成壁面油膜，在冷啟動(dòng)階段表現(xiàn)的更加明顯。由于缸內(nèi)和壁面溫度較低，燃油霧化質(zhì)量較差，并且壁面油膜蒸發(fā)困難，導(dǎo)致局部混合氣濃度較高，促使大量碳煙的形成。針對(duì)以上問題，本文通過不同噴油策略下油膜及碳煙的特性來研究油膜和碳煙的生成機(jī)理及影響因素，并在此基

2、礎(chǔ)上進(jìn)一步探究壁面油膜特性對(duì)碳煙排放的影響。
　　本研究建立了氣道及燃燒室?guī)缀文Ｐ?；然后，利用AVL FIRE軟件建立了 CFD模型，確定其初始、邊界條件，并驗(yàn)證了模型的正確性；在不同噴油角度、噴油時(shí)刻以及噴油壓力下對(duì)噴霧及燃燒排放過程進(jìn)行仿真計(jì)算，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。研究表明：噴油器與氣缸軸線夾角為0°時(shí)，壁面油膜只在活塞頂部形成，且厚度較小，碳煙排放量較低；噴油角度為30°和45°噴射時(shí)，在氣缸壁面和活塞頂部都形成了壁面油膜，油

3、膜較厚，并且燃燒放熱滯后，碳煙排放較高；在壓縮階段噴油時(shí)，隨著噴油時(shí)刻的提前，壁面油膜質(zhì)量和厚度都明顯減小，同時(shí)燃燒充分，形成的碳煙量較少；當(dāng)噴油時(shí)刻推遲到噴油結(jié)束立即點(diǎn)火時(shí)，在火花塞附近形成了分層的濃混合氣，但是濃度較高，碳煙排放量較大；隨著噴油壓力的增加，在活塞頂部形成更多的壁面油膜，但是油滴粒徑較小，且混合氣較均勻，最終形成碳煙量較少；壁面油膜所在位置的碳煙主要在燃燒后期形成，由于氧含量不足，碳煙無法得到氧化而伴隨尾氣排放造成環(huán)境