直噴汽油機(jī)微粒生成過程及其影響因素的模擬研究.pdf

1、GDI汽油機(jī)由于良好的經(jīng)濟(jì)性開始逐漸推廣,歐5、歐6排放法規(guī)對(duì)現(xiàn)代汽油機(jī)的排氣顆粒物質(zhì)量和數(shù)量方面均開始限制,如何從根本上降低其排放,就顯得尤為重要。為了進(jìn)一步弄清GDI汽油機(jī)微粒物的生成與氧化的影響因素,本文以一款GDI汽油機(jī)為基礎(chǔ),研究了GDI汽油機(jī)關(guān)鍵控制參數(shù)對(duì)顆粒物生成過程的影響。
　　本文建立了該款發(fā)動(dòng)機(jī)的三維CFD計(jì)算模型,通過試驗(yàn)結(jié)果對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證,并以此為基礎(chǔ)逐步開展以下內(nèi)容:
　　單次噴射情況下,開展了不同

2、空燃比、點(diǎn)火定時(shí)、噴油定時(shí)對(duì)碳煙生成的影響研究。研究結(jié)果表明,混合氣的不均勻性是引起碳煙排放的主要因素之一。燃空當(dāng)量比越大越容易產(chǎn)生碳煙。點(diǎn)火時(shí)刻越早,最高爆發(fā)壓力越高,溫度迅速上升,但是燃燒后期溫度偏低,產(chǎn)生的碳煙不易被氧化。早噴時(shí),油膜易在進(jìn)氣道側(cè)活塞頂表面形成,晚噴時(shí)油膜出現(xiàn)在排氣門側(cè)的活塞頂以及排氣門側(cè)的汽缸壁,不同壁面溫度使得油膜蒸發(fā)速率的不同,進(jìn)而在燃燒室內(nèi)形成一定的濃度梯度,進(jìn)而生成碳煙。同時(shí)油膜直接接觸火焰面也會(huì)產(chǎn)生核態(tài)

3、碳煙,使得碳煙排放增加。為改善上述狀況,可通過優(yōu)化燃燒室結(jié)構(gòu),提高湍動(dòng)能,加快油膜蒸發(fā)速率和火焰?zhèn)鞑?使燃燒更加充分,進(jìn)而減少碳煙排放。
　　在兩次噴射情況下,分別對(duì)常溫和冷啟動(dòng)工況的不同噴油控制策略進(jìn)行模擬研究。其中對(duì)于常溫情況,通過與單次噴射對(duì)比,分析了多次噴射在碳煙排放方面的優(yōu)點(diǎn)與不足。研究結(jié)果表明,常溫工況下的二次噴射的碳煙排放與第二次噴射時(shí)刻以及燃油量有關(guān),但總體上看與單次噴射模式相比并沒有明顯的優(yōu)勢(shì)。第二次噴射的時(shí)間提

4、前,二次噴射的燃油蒸發(fā)效果要好些,碳煙排放也會(huì)有少許減低。在常溫下推遲點(diǎn)火由于最高爆發(fā)壓力降低,缸內(nèi)平均溫度降低,因而碳煙生成最大值減少,然而在活塞下行,壓力下降時(shí),油膜位置的燃油蒸發(fā)與較高溫度的火焰接觸,碳煙再次的生成,碳煙氧化消耗趨勢(shì)不明顯。對(duì)于冷啟動(dòng)工況,合適的兩次噴射策略可以提高汽油機(jī)的點(diǎn)火可靠性以及燃燒的穩(wěn)定性,在此基礎(chǔ)上適度的推遲點(diǎn)火可以使更多燃油蒸發(fā),提高燃燒后期溫度,氧化由于低溫混合氣分布不均產(chǎn)生的碳煙,從而一定程度上緩