進(jìn)氣門和噴油對直噴汽油機(jī)混合氣和燃燒控制的模擬研究.pdf

1、與傳統(tǒng)進(jìn)氣道噴射式汽油機(jī)相比，直噴汽油機(jī)具有燃油經(jīng)濟(jì)性好、瞬態(tài)響應(yīng)好等優(yōu)點。但是，當(dāng)直噴汽油機(jī)在小負(fù)荷工況下采用分層燃燒模式時，會導(dǎo)致NOx、未燃HC以及碳煙等有害產(chǎn)物的增加。此時，汽油機(jī)傳統(tǒng)三效催化器的催化效率大大降低。因此，使用理論空燃比混合氣仍然是當(dāng)前直噴汽油機(jī)滿足嚴(yán)格排放法規(guī)的必然選擇。
　　本文以直噴汽油機(jī)小負(fù)荷時缸內(nèi)混合氣形成為研究對象，在三維計算流體力學(xué)軟件Star-CD的框架基礎(chǔ)之上，針對多孔汽油噴油器的特點，創(chuàng)新

2、性地建立了Huh-Gosman-KH-RT復(fù)合霧化破碎模型。在分裂長度以內(nèi)，采用Huh-Gosman破碎機(jī)理與KH破碎機(jī)理相互競爭模擬初始燃油破碎，在油束到達(dá)分裂長度之后，將RT破碎機(jī)理加入與前兩者一同競爭。經(jīng)過定容彈內(nèi)噴油實驗的驗證，復(fù)合霧化破碎模型可以較準(zhǔn)確預(yù)測油束的貫穿度。利用該模型對不同噴射壓力和背景氣體壓力下的燃油噴射過程進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，背壓越高，燃油破碎程度越低，而油束尾部破碎程度相對增強(qiáng)。提高噴油壓力對于破碎的增強(qiáng)作

3、用在高背壓條件下更為顯著。
　　建立了單缸GDI發(fā)動機(jī)的三維模擬平臺。模擬研究了在固定噴油量，理論燃空比混合氣燃燒模式下，進(jìn)氣門升程和噴油時刻對缸內(nèi)混合氣濃度不均勻性的控制作用。結(jié)果表明，進(jìn)氣門升程對混合氣形成過程的影響大于噴油定時。小進(jìn)氣門升程和在進(jìn)氣門關(guān)閉之前噴油策略可以使缸內(nèi)混合氣濃度不均勻度最低。
　　為了解決平頂型活塞燃燒室在稀燃模式下不易在火花塞附近形成可燃混合氣的問題，創(chuàng)新性地提出了具有主、副兩個凹坑相連的直噴

4、汽油機(jī)燃燒室。其中利用主凹坑對油束進(jìn)行引導(dǎo)，利用副凹坑將晚噴燃油控制在主凹坑內(nèi)。與原燃燒室相比，所設(shè)計的燃燒室可以在不同晚噴噴油定時下實現(xiàn)分層稀燃。
　　針對直噴汽油機(jī)分層稀燃模式下缸內(nèi)存在局部混合氣濃區(qū)而造成的排放較高問題，提出了采用二次噴射和提高二次噴油壓力的噴油策略。模擬結(jié)果表明，采用這種噴油策略在保證火花塞附近形成可燃混合氣的同時，降低了缸內(nèi)混合氣濃度的不均勻度，大大提高了燃燒速度，縮短了燃燒持續(xù)期，同時降低了缸內(nèi)的NOx