GDI內(nèi)燃機可燃混合氣組織方式研究.pdf

1、全球汽車保有量的快速增加所引起的能源與環(huán)境危機越來越引起了人們的重視。汽車行業(yè)為保持其發(fā)展,各大汽車廠商致力于開發(fā)更加節(jié)能環(huán)保的汽車動力系統(tǒng)。目前大部分乘用車采用的動力系統(tǒng)是汽油機,汽油機燃油經(jīng)濟性較柴油機差,降低汽油機的能耗已成為汽車行業(yè)必須要解決的問題。開發(fā)既具有汽油機噪聲小、顆粒排放低、低溫啟動性及動力性好等優(yōu)點又兼具柴油機功率大、燃油經(jīng)濟性好等優(yōu)勢的車用內(nèi)燃機是最主要的目標(biāo)。其中缸內(nèi)直噴(GDI)技術(shù)已成為車用汽油機主要發(fā)展趨勢

2、。GDI內(nèi)燃機缸內(nèi)可燃混合氣的組織是關(guān)鍵技術(shù),由于難以實現(xiàn)缸內(nèi)混合氣形成過程的測量,采用CFD方法仿真計算缸內(nèi)混合氣形成過程成為重要的研究手段。本文從以下四方面仿真研究GDI內(nèi)燃機可燃混合氣的組織。
　　研究滾流氣道對組織缸內(nèi)可燃混合氣的影響。滾流氣道是在普通汽油機進氣道的基礎(chǔ)上，增大進氣道與氣缸軸線的夾角修改而成。活塞采用平頂活塞,用Pro/E建立“進氣道-燃燒室”三維幾何模型。利用專業(yè)的內(nèi)燃機CFD軟件FIRE對其進行網(wǎng)格劃分

3、,設(shè)置求解器各參數(shù),對模型進行模擬計算。結(jié)果表明:所設(shè)計的滾流氣道能夠形成需要的滾流,對GDI缸內(nèi)可燃混合氣的組織具有重要的作用。
　　研究噴油提前角、內(nèi)燃機工況對此滾流氣道GDI內(nèi)燃機缸內(nèi)可燃混合氣組織的影響。分析計算結(jié)果發(fā)現(xiàn):本文所研究的GDI內(nèi)燃機其最佳噴油提前角為46°曲軸轉(zhuǎn)角,所允許的噴油提前角范圍為36°～56°曲軸轉(zhuǎn)角。且本人設(shè)計的滾流氣道在不同的內(nèi)燃機工況下都能形成足夠強度的滾流,以便組織缸內(nèi)可燃混合氣。
　

4、　研究燃燒室結(jié)構(gòu)(即活塞頂面結(jié)構(gòu))對組織缸內(nèi)可燃混合氣的影響。結(jié)果表明:相對于平頂活塞,頂面既有凹坑又有凸起的活塞結(jié)構(gòu),能夠?qū)⑤^濃的可燃混合氣鎖定在火花塞周圍,其它區(qū)域為逐步變稀的混合氣,實現(xiàn)GDI汽油機的分層燃燒,提高燃油經(jīng)濟性。
　　研究工況變化對GDI內(nèi)燃機的可燃混合氣形成的影響。結(jié)果表明:對于特殊活塞頂面結(jié)構(gòu)的燃燒室形式,在低轉(zhuǎn)速小負(fù)荷及高轉(zhuǎn)速全負(fù)荷工況下都能較好地組織缸內(nèi)可燃混合氣。各種工況下均可把最優(yōu)點火提前角控制在8