475G缸内直喷汽油机微粒生成过程仿真分析
发布时间：2021-02-01 00:10
随着石油资源的不断消耗和大气环境的不断恶化，高效和清洁就成为了全球汽车行业对发动机的重点研发目标，而对于汽油机而言，缸内直喷式GDI汽油机相较传统进气道喷射式PFI和化油器式汽油机在性能和油耗上的优异表现使其成为目前汽油机研发的重点技术，而其与柴油机类似的燃油供给方式却导致相较于传统PFI汽油机更多的微粒排放量，且GDI汽油机所排放的微粒更小数量更多对人体危害更大，各国政府也相继出台了针对GDI汽油机微粒排放的限制法规，这就使如何降低GDI汽油机的排放则是研发中的关键课题。本文通过对某475G缸内直喷汽油机进行数学建模和仿真计算，对不同控制参数对该GDI汽油机碳烟生成状况进行研究，主要研究结果如下：一般来说，soot质量分数分布呈现在燃烧早期出现大幅上升随后发生下降，并在燃烧后期趋于平稳的单峰分布情况；soot数量浓度随曲轴转角的主要变化过程是在燃烧初期骤然上升随后下降到一定值,燃烧中期再次出现小幅度上升，燃烧后期也同样趋于平稳的双峰分布情况；soot粒径随曲轴转角也是呈现出双峰分布，而soot粒径前期较高阶段与soot数量浓度前期较高阶段对应，soot数量浓度后期上升阶段与soot粒...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
GDI汽油机三种不同燃烧系统
汽油机微粒排放的研究现状组成及危害行业的蓬勃发展，城市中汽车保有量每年持续高速增加，因此粒物的研究成为保证城市空气质量的重要研究之一，根据微粒微粒对人体有巨大危害，而通常汽车发动机排出的尾气正是城粒的主要来源之一。发动机尾气中颗粒物的划分通常是依据粒机排气中颗粒物被划分为如下三种形式：1.核态（Nucleation 50 nm）；2.积聚态（Accumulation State,粒径通常在 50nm~1粒子（粒径通常超过 1μm），如图 1.3 所示。依据超细微粒的标机尾气中的超细微粒由核态和积聚态两类颗粒物形成[38]。
从近期的国内外研究成果中能发现，相比于传统进气道喷射式汽油机而言，缸内直喷式汽油机微粒排放情况对不同燃烧模式和不同工况的都有比较敏感的反应，其中相比于均质 GDI 汽油机来说采用分层稀薄燃烧的 GDI 汽油机就会产生更多的微粒，而相对于中小负荷而言 GDI 汽油机工作在大负荷和冷启动工况下产生的微粒量就会明显升高[48]。汽油机和柴油机燃烧形式和燃料等因素的差异导致汽油机和柴油机在微粒排放的组成上具有明显的差异。根据研究表明，含铅微粒和低分子量的物质是汽油机颗粒物排放中的主要成分[49]；柴油机排放的微粒主要成分包括固体单质碳、有机成分和硫份物质[50]，同时包括少量燃油和润滑油带入的金属成分[51]。Kleeman等[52]应用 MOUDI 分级技术对低硫燃料的汽油机和柴油机的 1.8μm 以下的颗粒物所含成分进行了分析并得出结论，汽油机的细微粒主要成分是有机物，柴油机主要成分是有机物和碳烟[53]，如图 1.4 和图 1.5。
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国机动车保有量达2·64亿辆[J]. 邹伟. 广东交通. 2015(01)
[2]2015车市增幅或达14%[J]. 内燃机与配件. 2015(01)
[3]轻型汽油车EU6法规分析及发动机管理系统技术对策的研究[J]. 单津晖,李君,习纲,赵燕. 上海汽车. 2014(10)
[4]汽油机颗粒物数量排放及粒径的分布特性[J]. 潘锁柱,裴毅强,宋崇林,吕刚,宋金瓯,张坤鹏,李金海. 燃烧科学与技术. 2012(02)
[5]汽油机缸内直喷技术探析[J]. 耿文娟,袁银南,居钰生. 小型内燃机与摩托车. 2010(03)
[6]GDI的发展现状及发展趋势分析[J]. 赵育新,刘永旭. 科技信息. 2009(25)
[7]均质压燃发动机研究开发新进展[J]. 王志,张志福,杨俊伟,王建昕. 车用发动机. 2007(03)
[8]汽油机稀薄燃烧技术发展分析[J]. 郑胜敏. 城市车辆. 2007(06)
[9]汽油车排气中颗粒物粒径的分布特性[J]. 高继东,宋崇林,张铁臣,范嘉睿,高俊华,刘双喜. 燃烧科学与技术. 2007(03)
[10]发动机研发过程当中CFD软件的应用[J]. 王跃,蔡继业. 农机化研究. 2006(01)
硕士论文
[1]基于气道设计的GDI发动机EGR分层效果的仿真研究[D]. 李慧.吉林大学 2014
[2]基于喷油策略的缸内直喷汽油机分层燃烧仿真研究[D]. 鲍龙.吉林大学 2013
本文编号：3011822
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
GDI汽油机三种不同燃烧系统
汽油机微粒排放的研究现状组成及危害行业的蓬勃发展，城市中汽车保有量每年持续高速增加，因此粒物的研究成为保证城市空气质量的重要研究之一，根据微粒微粒对人体有巨大危害，而通常汽车发动机排出的尾气正是城粒的主要来源之一。发动机尾气中颗粒物的划分通常是依据粒机排气中颗粒物被划分为如下三种形式：1.核态（Nucleation 50 nm）；2.积聚态（Accumulation State,粒径通常在 50nm~1粒子（粒径通常超过 1μm），如图 1.3 所示。依据超细微粒的标机尾气中的超细微粒由核态和积聚态两类颗粒物形成[38]。
从近期的国内外研究成果中能发现，相比于传统进气道喷射式汽油机而言，缸内直喷式汽油机微粒排放情况对不同燃烧模式和不同工况的都有比较敏感的反应，其中相比于均质 GDI 汽油机来说采用分层稀薄燃烧的 GDI 汽油机就会产生更多的微粒，而相对于中小负荷而言 GDI 汽油机工作在大负荷和冷启动工况下产生的微粒量就会明显升高[48]。汽油机和柴油机燃烧形式和燃料等因素的差异导致汽油机和柴油机在微粒排放的组成上具有明显的差异。根据研究表明，含铅微粒和低分子量的物质是汽油机颗粒物排放中的主要成分[49]；柴油机排放的微粒主要成分包括固体单质碳、有机成分和硫份物质[50]，同时包括少量燃油和润滑油带入的金属成分[51]。Kleeman等[52]应用 MOUDI 分级技术对低硫燃料的汽油机和柴油机的 1.8μm 以下的颗粒物所含成分进行了分析并得出结论，汽油机的细微粒主要成分是有机物，柴油机主要成分是有机物和碳烟[53]，如图 1.4 和图 1.5。
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国机动车保有量达2·64亿辆[J]. 邹伟. 广东交通. 2015(01)
[2]2015车市增幅或达14%[J]. 内燃机与配件. 2015(01)
[3]轻型汽油车EU6法规分析及发动机管理系统技术对策的研究[J]. 单津晖,李君,习纲,赵燕. 上海汽车. 2014(10)
[4]汽油机颗粒物数量排放及粒径的分布特性[J]. 潘锁柱,裴毅强,宋崇林,吕刚,宋金瓯,张坤鹏,李金海. 燃烧科学与技术. 2012(02)
[5]汽油机缸内直喷技术探析[J]. 耿文娟,袁银南,居钰生. 小型内燃机与摩托车. 2010(03)
[6]GDI的发展现状及发展趋势分析[J]. 赵育新,刘永旭. 科技信息. 2009(25)
[7]均质压燃发动机研究开发新进展[J]. 王志,张志福,杨俊伟,王建昕. 车用发动机. 2007(03)
[8]汽油机稀薄燃烧技术发展分析[J]. 郑胜敏. 城市车辆. 2007(06)
[9]汽油车排气中颗粒物粒径的分布特性[J]. 高继东,宋崇林,张铁臣,范嘉睿,高俊华,刘双喜. 燃烧科学与技术. 2007(03)
[10]发动机研发过程当中CFD软件的应用[J]. 王跃,蔡继业. 农机化研究. 2006(01)
硕士论文
[1]基于气道设计的GDI发动机EGR分层效果的仿真研究[D]. 李慧.吉林大学 2014
[2]基于喷油策略的缸内直喷汽油机分层燃烧仿真研究[D]. 鲍龙.吉林大学 2013
本文编号：3011822
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