进气道喷射与缸内直喷组合汽油机微粒排放仿真研究

发布时间：2017-04-17 06:10

  本文关键词：进气道喷射与缸内直喷组合汽油机微粒排放仿真研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近几年，全国范围内大面积雾霾天气的出现使人们对大气中颗粒物的存在更为重视，而直喷汽油机（GDI）尾气排放中的微粒主要集中在核态，其对人体和环境危害极大，因此国内外的排放法规对GDI汽油机微粒排放数量和质量都提出了明确的限值。根据有关报道，缸内直喷结合进气道喷射能够有效降低直喷汽油机的微粒排放，，因此本文利用AVLFIRE三维仿真软件，研究了这种组合喷射策略对微粒排放主要成份碳烟（soot）的影响，并获得以下结论： （1）在理论空燃比下，针对缸内喷射、气道主喷与缸内主喷三种喷油策略下的混合气形成、缸内燃烧以及soot排放进行了仿真研究，结果表明：三种喷油策略对缸内平均温度与平均压力影响不大，但对最终soot排放量影响明显；气道主喷在三种喷油策略下缸内最终soot数量浓度与soot质量分数表现最低，缸内直喷策略下soot排放量最多；气道主喷相比于缸内喷射能降低soot质量分数4~5个数量级，降低soot数量浓度2~3个数量级。 （2）在气道主喷下研究了不同喷油比例对soot的影响规律，结果表明：喷油比例影响缸内混合气分布的均匀性，是影响soot生成的主要因素，soot数量浓度由缸内混合气的过浓区决定；当气道喷油量达到一定比例后，随气道油量的增加，soot质量分数和数量浓度的下降趋势变弱，在气道主喷下最佳喷油比例为进气道喷油占80%，缸内直喷油量占20%。 （3）在气道主喷最佳喷油比例下，研究了缸内直喷的喷油正时与喷油持续期对进气道喷射与缸内直喷组合汽油机soot排放的影响，结果表明：喷油正时与喷油持续期对缸内的平均温度、平均缸压与放热率影响较小，对soot质量分数与soot数量浓度影响较大；喷油正时过早或过晚都会增加soot排放，当喷油正时过晚时，缸内最终soot数量浓度与喷油正时过早相比会高出一个数量等级，在仿真工况下存在最佳喷油正时为320°CABTDC；喷油持续期过长或过短都会增加soot排放，喷油持续期过短对soot的影响大于喷油持续期过长，当喷油持续期过短时缸内最终soot质量分数相对于喷油持续期过长会增加两个数量级，最终soot数量浓度增加1个数量级，仿真工况下最佳喷油持续期为8°CA。
【关键词】：汽油机 进气道喷射 缸内直喷 喷油策略 模拟计算 碳烟
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK411.5
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-25
• 1.1 引言11-12
• 1.2 微粒12-14
• 1.2.1 微粒的危害12-13
• 1.2.2 微粒的产生机理13-14
• 1.3 汽油机发展及微粒研究现状14-21
• 1.3.1 PFI 汽油机技术14-16
• 1.3.2 GDI 汽油机技术16-18
• 1.3.3 GDI 汽油机微粒研究现状18-19
• 1.3.4 进气道与缸内直喷组合汽油机19-21
• 1.4 CFD 模拟仿真软件21-24
• 1.5 论文主要研究内容24-25
• 第2章 内燃机数值模拟理论基础与仿真模型的建立25-39
• 2.1 基本控制方程25-26
• 2.2 数值计算模型26-31
• 2.2.1 湍流模型26-28
• 2.2.2 喷雾模型28-29
• 2.2.3 燃烧模型29-31
• 2.2.4 SOOT 排放模型31
• 2.3 数值计算方法31-32
• 2.3.1 有限容积法31-32
• 2.3.2 ALE 算法32
• 2.4 仿真模型的建立32-35
• 2.4.1 几何模型的建立32-33
• 2.4.2 计算网格的生成33-35
• 2.4.3 初始条件和边界条件35
• 2.5 实验台架的搭建35-37
• 2.5.1 发动机试验台架搭建35-36
• 2.5.2 主要仪器介绍36-37
• 2.6 仿真模型的验证37-38
• 2.7 本章小结38-39
• 第3章 喷油策略对进气道喷射与缸内直喷组合汽油机 soot 排放的影响与分析39-57
• 3.1 不同喷油策略对缸内燃烧过程的影响39-40
• 3.2 喷油策略对混合气形成过程的影响40-42
• 3.3 喷油策略对 soot 排放的影响42-47
• 3.4 气道主喷下燃油分配比例对 soot 的影响47-55
• 3.4.1 气道主喷下燃油分配比例对 soot 生成的影响47-51
• 3.4.2 气道主喷下燃油分配比例对 soot 后期氧化的影响51-55
• 3.5 本章小结55-57
• 第4章 喷油正时与持续期对进气道喷射与缸内直喷组合汽油机 soot 排放的影响57-75
• 4.1 喷油正时对进气道喷射与缸内直喷组合汽油机 soot 排放的影响57-65
• 4.1.1 喷油正时对混合气形成过程的影响58-60
• 4.1.2 喷油正时对 soot 排放的影响60-65
• 4.2 喷油持续期对进气道喷射与缸内直喷组合汽油机 soot 排放的影响65-73
• 4.2.1 喷油持续期对混合气形成过程的影响67-68
• 4.2.2 喷油持续期对 soot 的影响68-73
• 4.3 本章小结73-75
• 第5章 全文总结与展望75-77
• 5.1 全文总结75-76
• 5.2 工作展望76-77
• 参考文献77-81
• 作者简介及在学期间所取得的科研成果81-83
• 致谢83-84

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

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6 江俊锋,张建昭,黄叶舟,刘昌文,刘文胜,尚秀镜,苗建中,刘光林,王九如,范永健;新型汽油机缸内直喷燃烧系统的研究[J];汽车技术;2003年02期

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8 逸锋;;雷克萨斯新款进气道喷射与缸内直喷组合汽油机[J];汽车与配件;2008年09期

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本文编号：312593