缸内直喷汽油机微粒生成及爆燃现象模拟研究
随着科学技术的发展和文明的进步，人们开始越来越多的关注环境问题，缸内直喷技术以其混合气形成灵活、燃烧更完全、动力性和经济性好、排放物更少的优势在汽油机上开始广泛应用。缸内直喷汽油机由于喷射方式的特殊性，混合气不均匀易产生碳烟，压缩比高又易引发爆燃。本文对缸内直喷汽油机微粒生成及爆燃现象进行了模拟研究。 本文基于AVL FIRE软件建立了缸内直喷汽油机的数学模型，对其中的湍流扩散模型、喷雾模型、燃烧模型、点火模型和排放模型等进行了选择。利用动网格划分模块对发动机的三维几何模型进行网格划分做出了可用于计算的移动网格，并根据实际发动机设定了初始条件和边界条件。 利用仿真模拟系统研究了喷油定时、喷油角度、喷油持续期、喷射位置、喷油量以及温度、氧气质量分数及缸内其他燃烧参数对缸内碳烟生成、分布和发展历程及爆燃现象的影响，通过与进气道喷射汽油机进行对比分析，得到以下结果： （1）碳烟在点火后开始生成，在气缸内的质量分数是先增加后减少，生成位置随着缸内燃烧的进行由中间逐渐向周围转移，在燃烧后期碳烟形成在靠近气缸壁的边缘位置。 （2）高温和缺氧是碳烟生成的主要因素，碳烟生成的位置出现在温度为1600K—2200K、氧气质量分数10％以下的位置。 （3）随曲轴转角的变化，喷油定时、喷油角度、喷油持续期、喷射位置、喷油量等不同参数对碳烟的生成和分布有着不同的影响，质量分数会出现1-2个峰值，且在排气门打开时刻，碳烟的平均质量分数也不同。 （4）缸内直喷与进气道喷射汽油机碳烟生成有着较大差别，进气道喷射的碳烟质量分数高于均质燃烧缸内直喷汽油机，但在后期直到排气门开启时刻碳烟的质量分数低于分层燃烧缸内直喷汽油机。 （5）爆燃在燃烧急燃期的终点附近时发生的概率最大，爆燃可能发生的区域一般在燃烧室中距正常燃烧较远的排气侧，爆燃发生可能性的大小与中间产物平均质量分数的大小随曲轴转角的变化曲线基本一致，爆燃发生概率大时气缸内的温度也较高，这与进气道喷射汽油机是一致的。
缸内直喷汽油机;微粒生成;爆燃现象;湍流扩散;仿真模拟
河北工业大学
硕士
热能工程
黎苏
2013
中文
TK411.2
81
2015-07-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）