直噴汽油機微粒生成過程及其影響因素的模擬研究.pdf

1、GDI汽油機由于良好的經(jīng)濟性開始逐漸推廣,歐5、歐6排放法規(guī)對現(xiàn)代汽油機的排氣顆粒物質(zhì)量和數(shù)量方面均開始限制,如何從根本上降低其排放,就顯得尤為重要。為了進一步弄清GDI汽油機微粒物的生成與氧化的影響因素,本文以一款GDI汽油機為基礎(chǔ),研究了GDI汽油機關(guān)鍵控制參數(shù)對顆粒物生成過程的影響。
　　本文建立了該款發(fā)動機的三維CFD計算模型,通過試驗結(jié)果對模型進行驗證,并以此為基礎(chǔ)逐步開展以下內(nèi)容:
　　單次噴射情況下,開展了不同

2、空燃比、點火定時、噴油定時對碳煙生成的影響研究。研究結(jié)果表明,混合氣的不均勻性是引起碳煙排放的主要因素之一。燃空當(dāng)量比越大越容易產(chǎn)生碳煙。點火時刻越早,最高爆發(fā)壓力越高,溫度迅速上升,但是燃燒后期溫度偏低,產(chǎn)生的碳煙不易被氧化。早噴時,油膜易在進氣道側(cè)活塞頂表面形成,晚噴時油膜出現(xiàn)在排氣門側(cè)的活塞頂以及排氣門側(cè)的汽缸壁,不同壁面溫度使得油膜蒸發(fā)速率的不同,進而在燃燒室內(nèi)形成一定的濃度梯度,進而生成碳煙。同時油膜直接接觸火焰面也會產(chǎn)生核態(tài)

3、碳煙,使得碳煙排放增加。為改善上述狀況,可通過優(yōu)化燃燒室結(jié)構(gòu),提高湍動能,加快油膜蒸發(fā)速率和火焰?zhèn)鞑?使燃燒更加充分,進而減少碳煙排放。
　　在兩次噴射情況下,分別對常溫和冷啟動工況的不同噴油控制策略進行模擬研究。其中對于常溫情況,通過與單次噴射對比,分析了多次噴射在碳煙排放方面的優(yōu)點與不足。研究結(jié)果表明,常溫工況下的二次噴射的碳煙排放與第二次噴射時刻以及燃油量有關(guān),但總體上看與單次噴射模式相比并沒有明顯的優(yōu)勢。第二次噴射的時間提

4、前,二次噴射的燃油蒸發(fā)效果要好些,碳煙排放也會有少許減低。在常溫下推遲點火由于最高爆發(fā)壓力降低,缸內(nèi)平均溫度降低,因而碳煙生成最大值減少,然而在活塞下行,壓力下降時,油膜位置的燃油蒸發(fā)與較高溫度的火焰接觸,碳煙再次的生成,碳煙氧化消耗趨勢不明顯。對于冷啟動工況,合適的兩次噴射策略可以提高汽油機的點火可靠性以及燃燒的穩(wěn)定性,在此基礎(chǔ)上適度的推遲點火可以使更多燃油蒸發(fā),提高燃燒后期溫度,氧化由于低溫混合氣分布不均產(chǎn)生的碳煙,從而一定程度上緩