分层稀薄燃烧GDI发动机缸内浓度场的模拟仿真研究

发布时间：2017-05-15 08:12

  本文关键词：分层稀薄燃烧GDI发动机缸内浓度场的模拟仿真研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 在发动机满足日益严格的排放法规前提下,不断加剧的能源危机和温室效应正推动着改善发动机燃油经济性的技术进步。GDI发动机主要通过部分负荷下分层稀薄燃烧实现节油目标,相应缸内混合气浓度场分布将直接影响发动机的燃烧效率和排放水平,因此,研究GDI发动机缸内喷雾发展历程、混合气浓度场分布以及它们的变化规律,揭示主要因素的影响机理,为优化GDI分层稀薄燃烧、降低排放提供理论依据及技术储备。 本文利用AVL FIRE软件,仿真研究了GDI发动机的汽油喷雾特性、缸内浓度场分布特点以及变化规律。首先,利用试验数据验证了喷雾模型的有效性。其次利用定容燃烧室研究了喷射压力、环境背压以及液滴粒径对喷雾特性的影响。结果表明:(1)随着喷射背压的提高,喷雾贯穿度降低,喷雾锥角减小,喷雾形态收缩,喷雾的SMD增大;(2)随着喷射压力的提高,喷雾贯穿度变大,喷雾锥角增加幅度不明显,喷雾的SMD减小;(3)喷雾的SMD较小时,喷雾形态收缩,贯穿度减小,与空气的卷吸作用加强。 最后,在GDI缸内研究了喷油定时、滚流比以及喷射角度对缸内浓度场分布的影响。结果表明:(1)较大的喷油提前角,使空气与燃油的混合时间过长,混合气偏稀,而较小的喷油提前角却不利于燃油与空气的充分混合;(2)只有合适的气流运动滚流比,点火时才能在火花塞附近形成着火燃烧所需的混合气浓度;(3)喷射角度对混合气的混和程度影响不大,它对燃烧过程的影响有待进一步的研究。
【关键词】：GDI发动机 稀薄燃烧 喷雾 浓度场 CFD
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TK401
【目录】：

• 提要4-7
• 第一章 绪论7-25
• 1.1 研究背景7-11
• 1.2 GDI汽油机的技术现状11-20
• 1.2.1 GDI发动机的燃油喷射系统13-15
• 1.2.2 GDI发动机的缸内流场15-17
• 1.2.3 GDI发动机的燃烧系统17-18
• 1.2.4 GDI发动机存在的问题18-20
• 1.3 CFD技术在内燃机研究中的应用20-23
• 1.3.1 GDI发动机模拟仿真的国内外研究现状21-22
• 1.3.2 CFD模拟仿真软件22-23
• 1.4 本文主要研究内容23-25
• 第二章 GDI发动机流动及喷雾仿真原理及建模25-43
• 2.1 基本守恒方程25-27
• 2.1.1 质量守恒方程25
• 2.1.2 动量平衡方程25-26
• 2.1.3 能量守恒方程26
• 2.1.4 组分守恒方程26-27
• 2.2 仿真计算模型的选择及参数设置27-33
• 2.2.1 湍流模型27-29
• 2.2.2 喷雾模型29-33
• 2.3 CFD数值计算方法33-36
• 2.3.1 有限容积法34-35
• 2.3.2 SIMPLE算法35-36
• 2.4 计算初始条件和边界条件36-37
• 2.5 几何模型的建立37-38
• 2.6 计算模型的建立38-41
• 2.7 本章小结41-43
• 第三章 喷雾模型的验证及影响因素研究43-61
• 3.1 喷雾模型的验证44-45
• 3.2 燃烧室压力对喷雾特性的影响45-51
• 3.3 喷射压力对喷雾特性的影响51-55
• 3.4 液滴微粒对喷雾特性的影响55-59
• 3.5 本章小结59-61
• 第四章 缸内浓度场影响因素的研究61-85
• 4.1 发动机参数及模拟工况的选择61-62
• 4.2 喷油定时对分层稀薄GDI发动机缸内浓度场的影响62-69
• 4.3 滚流比对分层稀薄GDI发动机缸内浓度场的影响69-78
• 4.4 喷射方向对分层稀薄GDI发动机缸内浓度场的影响78-84
• 4.5 本章小结84-85
• 第五章 全文总结及工作展望85-89
• 5.1 全文总结85-87
• 5.2 工作展望87-89
• 参考文献89-94
• 摘要94-97
• ABSTRACT97-100
• 致谢100

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 赵志国;;均质充气压缩点燃技术在汽油机上的应用[J];交通节能与环保;2008年01期

2 赵志国;王生昌;刘晓亮;;均质充气压缩点燃(HCCI)技术及其在汽油机上的应用[J];北京汽车;2008年02期

3 毛文舫 ,石玉春;稀薄燃烧发动机的开发[J];小型内燃机与摩托车;1993年02期

4 ;科技信息[J];汽车工艺与材料;1995年03期

5 刘书亮,许洪军,王天友,肖浩栋,李兴,李建文;TJ376QE二气门发动机稀薄燃烧的实验研究(英文)[J];内燃机学报;2005年03期

6 陈燕;;稀燃技术在车用内燃机上的应用研究[J];拖拉机与农用运输车;2005年06期

7 虞育松;李国岫;刘建英;;稀燃CNG发动机燃烧稳定性的数值模拟研究[J];车用发动机;2006年04期

8 汪坤;张振东;付吉平;朱顺良;;桑塔纳AFE发动机稀薄燃烧电控系统硬件设计[J];科技信息(学术研究);2008年29期

9 松下宗一;潘昌学;;丰田稀薄燃烧系统[J];世界汽车;1986年02期

10 孟建军;张滋伟;;汽油机稀薄混合气燃烧的(火用)分析[J];内燃机学报;1991年01期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 胡静;肖兵;;基于转矩预估的LPG发动机稀薄燃烧控制研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年

2 许传国;宋伟杰;刘东;王虎林;郝利华;;12V190系列沼气发动机的研制开发[A];农村沼气发展与农村小康建设研讨会论文选编[C];2003年

3 程鹏;;天然气发动机技术研究与应用[A];重庆汽车工程学会2008年学术会议论文集[C];2008年

4 秦松涛;;汽油机均质混合气压燃燃烧(HCCI)技术[A];重庆汽车工程学会2008年学术会议论文集[C];2008年

5 陈永东;曹红岩;廖传文;朱艺;刘志敏;王健礼;龚茂初;陈耀强;;Fe/Ce_xZr_(0.9-x)La_(0.1)O_(1.95)-Al_2O_3整体式催化剂对甲烷稀薄燃烧的催化性能[A];第六届全国环境催化与环境材料学术会议论文集[C];2009年

6 程建磊;;浅谈发动机电子控制原理[A];第六届河南省汽车工程科技学术研讨会论文集[C];2009年

7 王振玉;;推广使用天然气汽车 深入开展天然气汽车研究[A];四川省汽车工程学会二届二次学术年会论文集[C];1996年

8 王振玉;;推广使用天然气汽车 深入开展天然气汽车研究[A];四川省汽车工程学会天然气汽车专业委员会学术论文汇编[C];1996年

9 邓杰;陈万应;王振玉;;纵谈国内外CNG汽车技术的发展[A];'99四川CNG/NGV技术研讨会论文集[C];1999年

10 苏菱;;LPG发动机的排放性能研究[A];福建省科协第五届学术年会数字化制造及其它先进制造技术专题学术年会论文集[C];2005年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 邓泽英;传统内燃机宝刀未老[N];中国汽车报;2001年

2 本报记者 晓惑 收集整理;雷克萨斯的D-4缸内直喷技术[N];当代汽车报;2006年

3 管学军;斯柯达有颗强劲的心[N];中国工业报;2007年

4 杜蓓怡;F3白金版为比亚迪再夺冠[N];中国质量报;2007年

5 蓓怡;比亚迪F3白金版勇夺节油赛总冠军[N];中国贸易报;2007年

6 ;百公里2.574升！比亚迪F3白金版勇夺节油赛总冠军[N];海峡财经导报;2007年

7 管学军;大众回应“SI发动机取消分层燃烧”原因[N];中国工业报;2007年

8 薛回;减少二氧化碳排放需靠全球努力[N];中国汽车报;2005年

9 高鑫;绿色奥运 从口号到行动[N];人民政协报;2007年

10 董小荣;一汽－大众“跨越”B级车市场[N];中国经济时报;2007年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 李明;直喷汽油机稀薄燃烧与氮氧化物排放控制研究[D];天津大学;2010年

2 冯洪庆;465汽油机稀薄燃烧及NOx排放催化控制研究[D];天津大学;2004年

3 程昊;稀燃发动机尾气NO_x存储-还原催化剂研究[D];中国科学院研究生院（大连化学物理研究所）;2004年

4 窦慧莉;电控喷射稀燃天然气发动机的关键技术研究[D];吉林大学;2006年

5 于吉超;低温等离子体汽油重整及对汽油机稀薄燃烧影响的研究[D];天津大学;2007年

6 邱先文;降低车用稀燃汽油机有害排放物NO_X的排气再循环的研究[D];天津大学;2003年

7 胡春明;火花点燃式LPG发动机快速稀燃及排放控制的研究[D];天津大学;2006年

8 游伏兵;含水酒精重整燃料发动机研究[D];武汉理工大学;2008年

9 罗志安;氧化锆氧传感器电极性能研究[D];华中科技大学;2006年

10 司鹏濵;满足国Ⅳ排放标准压缩天然气发动机燃烧过程的研究[D];天津大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 陈芳菲;分层稀薄燃烧GDI发动机缸内浓度场的模拟仿真研究[D];吉林大学;2008年

2 范冰;气体燃料发动机控制系统开发[D];华南理工大学;2011年

3 周黎明;稀燃发动机尾气NO_x治理初步研究[D];中国科学院大连化学物理研究所;2001年

4 杜炜;缸内直喷点火室稀薄燃烧系统的研究[D];大连理工大学;2005年

5 杜喜云;电控多点喷射天然气发动机的开发[D];吉林大学;2007年

6 牛亮;稀燃发动机电控系统设计研究[D];天津大学;2007年

7 王玉冰;点火室直喷汽油机混合气形成的模拟分析[D];大连理工大学;2008年

8 王海龙;车用汽油机低排放技术研究[D];北京工业大学;2003年

9 郭辉;电控LPG发动机稀薄燃烧技术研究[D];上海理工大学;2005年

10 王海波;分层燃烧GDI发动机燃烧过程的仿真研究[D];吉林大学;2009年

  本文关键词：分层稀薄燃烧GDI发动机缸内浓度场的模拟仿真研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：367241