GDI汽油机进气系统的数值模拟研究

论文摘要

缸内直喷汽油机（Gasoline Direct Injection,简称GDI）能有机的将汽油机和柴油机的优点结合起来,使内燃机具有较好的动力性、经济性能,是车用发动机的发展方向之一。但是缸内直喷汽油机的设计和开发技术难度很大,尤其是冷起动工况下的喷油压力以及排放问题一直困扰着众多GDI发动机研发人员。本文主要通过数值模拟方法研究一种新式的供油系统——复合供油系统,探讨其低压供油部分喷油器位置设计以及复合供油系统对GDI汽油机冷起动工况排放问题的改善。本文针对4G15-GDI汽油机,借助计算流体力学（CFD）辅助内燃机设计理论,研究CFD在汽油机进气系统开发中的应用及其模拟精度。利用三维流体计算软件AVLFIRE对GDI汽油机的进气歧管进行模拟仿真,深入研究4G15-GDI汽油机进气歧管上安装低压喷油器的可行性,以及探讨不同喷油器安装位置及角度对管内油气混合状态的影响,确定最佳方案。探讨GDI汽油机缸内工作过程模拟计算动网格的建立方法及要求,利用三维流体计算软件AVLFIRE对GDI汽油机缸内工作过程进行模拟仿真,深入研究4G15-GDI汽油机缸内流体的流场特性以及油气混和状态。研究4G15-GDI汽油机复合供油系统的结构及复合供油系统对4G15-GDI汽油机缸内油气混合状态的影响。本文采用计算机辅助分析手段,利用现代化集成研究方法,一维发动机工作过程循环模拟与三维CFD流场分析并行,对进气系统上低压供油喷油器的设计及作用进行了比较全面的分析,加快了GDI汽油机的研发进程。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 本课题研究背景
• 1.2 缸内直喷汽油机研究现状
• 1.3 缸内直喷汽油机数值模拟研究现状
• 1.4 本课题意义及主要研究内容
• 第二章 数值模拟基础
• 2.1 基本控制方程
• 2.2 数值方法
• 2.3 计算模型
• 第三章 进气歧管瞬态数值模拟
• 3.1 前言
• 3.2 进气歧管CFD计算网格的建立
• 3.3 进气歧管管内流体流场特性研究
• 3.4 喷油器位置对管内油气混合的影响
• 3.5 喷油角度对管内油气混合的影响
• 3.6 本章小结
• 第四章 缸内流场特性瞬态数值模拟
• 4.1 汽油机进气过程的缸内空气运动
• 4.2 GDI汽油机计算网格的建立
• 4.3 数值计算边界条件
• 4.4 缸内气流运动状况的研究
• 4.5 缸内油气混气过程数值模拟
• 4.6 本章小结
• 第五章 复合供油系统喷油情况数值模拟
• 5.1 前言
• 5.2 复合供油系统计算网格的建立
• 5.3 复合供油系统数值模拟
• 第六章 全文总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 今后工作展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢