缸内直喷汽油机工作过程三维数值模拟

论文摘要

缸内直喷汽油机在燃油经济性上比传统进气道喷射汽油机有明显的优势。精确控制缸内直喷汽油机缸内的油气混合过程,保证点火时刻在火花塞附近形成适当浓度的混合气是缸内直喷汽油机的核心技术。在三维CFD软件的帮助下,研究者可以更深入地理解缸内直喷汽油机的工作过程特征并掌握其控制规律,进而为缸内直喷汽油机优化设计提供依据。本文用AVL-FIRE CFD软件对中国第一汽车集团公司技术中心自主研发的缸内直喷汽油机全负荷工况时的进气、压缩、混合气形成和燃烧过程进行了三维瞬态数值模拟。分析了进排气道内及气缸内的工质运动状态,并对比分析了两种喷油定时在不同喷油持续期所对应的燃油喷雾、混合气形成和燃烧过程,以及改变喷油方向对混合气形成的影响。研究结果表明,在给定的喷油压力和喷油嘴设计条件下,当喷油持续期为1110CA时,采用燃油喷射开始时刻为420°CA的喷油定时可以于点火时刻在火花塞电极间隙处形成燃空当量比为1.1的稍浓混合气,并且火花塞周围混合气均匀性较好,有利于着火和火焰的传播,燃烧速度快,快速燃烧期短,缸内峰值压力高,燃烧性能较好。本文所做的三维瞬态数值模拟研究具有一定的工程应用价值。研究结果在一定程度上有助于加深人们对缸内直喷汽油机混合气形成和燃烧过程控制规律的理解；并进而为缸内直喷汽油机的优化设计提供参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 缸内直喷汽油机研究概况
• 1.2.1 与传统进气道喷射汽油机的比较
• 1.2.2 燃烧系统
• 1.2.3 发展现状与趋势
• 1.3 研究内容
• 2 CFD模型、初始及边界条件和计算选用模型
• 2.1 计算对象
• 2.2 CFD建模
• 2.3 边界条件与初始化
• 2.4 控制方程
• 2.5 喷雾模型
• 2.5.1 湍流扩散模型
• 2.5.2 蒸发模型
• 2.5.3 粒子相互作用模块
• 2.5.4 碰壁模型
• 2.5.5 破碎模型
• 2.5.6 喷雾模拟的标定
• 2.6 燃烧模型
• 3 数值模拟结果分析
• 3.1 进排气道内及缸内流场
• 3.2 混合气形成过程
• 3.2.1 喷油定时对混合气形成的影响
• 3.2.2 喷油持续期对混合气形成的影响
• 3.2.3 喷射方向对混合气形成的影响
• 3.3 燃烧结果分析
• 4 结论与展望
• 4.1 结论
• 4.2 展望
• 参考文献
• 附录 英文简写
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢