直噴汽油機(jī)缸內(nèi)混合氣形成及燃油撞壁過程的模擬研究.pdf

1、相對于進(jìn)氣道噴射的汽油機(jī)，缸內(nèi)直噴汽油機(jī)在燃油經(jīng)濟(jì)性、動力性及冷啟動等多個方面具有明顯的優(yōu)勢，是汽油機(jī)發(fā)展的重要方向。然而由于燃油直接在缸內(nèi)噴射，混合氣形成時間短，并且不可避免的發(fā)生燃油撞壁現(xiàn)象，從而導(dǎo)致顆粒物和碳?xì)浠衔锱欧诺脑黾?。通過噴霧和缸內(nèi)流場的合理匹配與優(yōu)化可以改善缸內(nèi)混合氣分布均勻性，并大大減少燃油撞壁量。
　　本文應(yīng)用噴霧圖像測試設(shè)備和噴霧粒徑測試設(shè)備對一款六孔噴油器的噴霧貫穿距、噴霧錐角和噴霧粒徑分布進(jìn)行測試，獲得

2、全面的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對噴霧模型進(jìn)行標(biāo)定。然后應(yīng)用AVL-Fire軟件對缸內(nèi)噴霧過程進(jìn)行模擬，研究了不同噴油角度、噴油時刻、二次噴射和噴油器孔數(shù)等關(guān)鍵參數(shù)對混合氣形成及燃油撞壁過程的影響。最后應(yīng)用UG軟件在原發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道幾何模型基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一款高滾流比進(jìn)氣道，并研究了滾流比對缸內(nèi)速度場、湍動能、混合氣分布和燃油撞壁的影響。
　　本文研究結(jié)果表明，噴油角度為33°時較多的燃油噴射到氣缸下部，并在下部聚集，不利于形成均質(zhì)混合氣

3、。噴油角度為23°時，噴射的燃油在缸內(nèi)分布更合理，有利于缸內(nèi)混合氣的形成。單次噴射時，噴油時刻越早，越有利于混合氣形成，但同時活塞與噴油器距離縮短，導(dǎo)致燃油撞壁量增多。隨著噴油時刻推遲燃油撞壁量減少，但是在點(diǎn)火時刻，噴油器下方出現(xiàn)濃混合氣聚集現(xiàn)象，缸內(nèi)混合氣分布均勻性惡化。采用二次噴射可有效改善上述情況。第二次噴油結(jié)束時刻或兩次噴射的燃油質(zhì)量比例不同時，所產(chǎn)生的效果不同。第二次噴油越晚或者第二次噴油量越多，燃油撞壁量會減少，但是在點(diǎn)火時

4、刻，排氣側(cè)會出現(xiàn)濃混合氣聚集現(xiàn)象，導(dǎo)致缸內(nèi)混合氣分布均勻性較差。七孔噴油器由于其噴霧錐角大，噴霧貫穿距小，同時改善了缸內(nèi)混合氣分布和燃油撞壁情況。
　　滾流比較高時，缸內(nèi)氣流運(yùn)動及湍動能更強(qiáng)，并且高湍動能區(qū)域更加靠近燃燒室中心，這有利于提高火焰的傳播速度，降低爆燃傾向，提高燃燒穩(wěn)定性。同時高滾流比能夠改善缸內(nèi)混合氣分布均勻性，減少燃油撞壁量，并能加快壁面油膜的蒸發(fā)速度，使點(diǎn)火時刻缸內(nèi)混合氣分布更加均勻，壁面油膜的質(zhì)量、厚度和面積都