【摘要】：隨著科學技術(shù)的迅速發(fā)展、人類社會的不斷進步,全球汽車保有量也逐年上升。為響應(yīng)國家關(guān)于節(jié)能減排的號召,本文對缸內(nèi)燃燒技術(shù)進行了進一步研究,用AVL FIRE軟件數(shù)值解析了壁面引導式二沖程LPG直噴增壓發(fā)動機的燃燒過程。本文首先介紹了壁面引導式燃燒系統(tǒng)的具體布置結(jié)構(gòu)及工作原理,并據(jù)此建立了燃燒系統(tǒng)的網(wǎng)格模型。其次,為縮短計算時間、提高工作效率,使用CHEMKIN對LPG化學反應(yīng)機理進行了簡化,將包含155種組分和689個方程式的詳細機理模型簡化成包含32種組分和69個方程式的簡化機理模型,驗證簡化機理模型的有效性并將其耦合到FIRE中。同時,為了使研究結(jié)果更加準確,本文對自由噴霧、缸內(nèi)混合氣及燃燒模型的可行性進行驗證。對比實驗結(jié)果與計算結(jié)果發(fā)現(xiàn)其結(jié)果基本一致,從而證明該計算方法與計算模型均可行。在完成上述前期工作后,本文對大負荷工況(4800 rpm,80%負荷)、冷啟動-暖機工況(2000 rpm,20%負荷)下均質(zhì)混合氣的形成過程及部分負荷工況(4800rpm,50%負荷)下分層混合氣形成過程進行了數(shù)值解析。結(jié)果表明,大負荷工況(4800 rpm,80%負荷)下45°CA ABDC噴油、冷啟動-暖機工況(2000rpm,20%負荷)下50°CAABDC噴油、部分負荷工況(4800rpm,50%負荷)下55°CA BTDC噴油在壓縮沖程后期氣缸內(nèi)形成的均質(zhì)混合氣最理想。在前期形成理想混合氣的基礎(chǔ)上,本文又對部分負荷工況(4800rpm,50%負荷)及冷啟動-暖機工況(2000rpm,20%負荷)下缸內(nèi)混合氣的燃燒及排放過程進行了數(shù)值解析。結(jié)果表明,冷啟動-暖機工況(2000 rpm,20%負荷)下20°CA BTDC點火,放熱率峰值最大,發(fā)動機燃燒特性最好;部分負荷工況(4800rpm,50%負荷)下,25°CA BTDC點火,放熱率峰值最大,燃燒特性最好;通過對比不同工況下混合氣燃燒情況可知,發(fā)動機缸內(nèi)平均壓力及放熱率大體趨勢相同,但由于噴油量等因素的影響導致平均壓力及放熱率的大小有所不同,均質(zhì)燃燒的缸內(nèi)平均壓力及放熱率明顯大于分層燃燒。點火時刻對CO、CO_2和NO的排放量有一定影響,在一定范圍內(nèi)適當推遲點火時刻有利于降低CO、CO_2和NO的排放量。
【學位授予單位】：山東建筑大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U464
【圖文】：

圖 1.1 燃油供給系統(tǒng)的發(fā)展紀 80 年代前，化油器式憑借成本低、動力性高等優(yōu)點成為國內(nèi)式[18]。但隨著排放法規(guī)的日益嚴格，化油器的劣勢逐漸顯現(xiàn)。系統(tǒng)的控制精度低且燃料不易充分燃燒，對環(huán)境造成污染日益下，進氣道噴射式燃料供給系統(tǒng)應(yīng)運而生，并且逐漸取代化油成為國內(nèi)外主要燃料供給方式。進氣道噴射主要采用電子控制發(fā)動機空燃比[19]，控制精度較高，形成的混合氣較好。而且，方式噴油能提高燃料的利用率，明顯改善發(fā)動機排的放性能。進步，進氣道噴射式供給系統(tǒng)也逐漸無法滿足人們對燃油經(jīng)濟越多的專家學者開始研發(fā)新型燃料供給系統(tǒng)。各專家學者在柴的基礎(chǔ)上，完成大量實驗研究，經(jīng)過反復摸索，終于于 2000噴射[20]的觀點。這種噴射方式充氣效率高，能在一定范圍內(nèi)最氣稀燃界限，減少燃油消耗量，它的興起代表著發(fā)動機燃油供

圖 1.2 機械增壓結(jié)構(gòu)示意圖種增壓系統(tǒng)中的壓氣機和發(fā)動機匹配較好，結(jié)構(gòu)也相對緊湊，在發(fā)且增壓比小于 1.6 的場合增壓效果最好。過分析機械增壓與渦輪增壓的優(yōu)缺點發(fā)現(xiàn)：發(fā)動轉(zhuǎn)速低時，機械增比渦輪增壓強。而且機械增壓的瞬態(tài)響應(yīng)性比排氣快，不會干擾排能良好。此外，機械增壓系統(tǒng)由于具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低等優(yōu)點，機上應(yīng)用的效果更好。因此，根據(jù)課題的實際研究情況，本文研究機的增壓方式為機械增壓。壓比指壓縮后的空氣壓力與壓縮前的空氣壓力的比值，主要與發(fā)動態(tài)特性和機械強度等因素相關(guān)。本文在充分考慮課題實際的情況下文獻資料、經(jīng)過嚴格的理論分析與計算確定供研究使用的增壓發(fā)動 1.3。內(nèi)容

圖 2.1 燃油噴射過程滴蒸發(fā)模型料進入氣缸后在高溫高壓的環(huán)境下受熱蒸發(fā)是混合氣形成的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，蒸發(fā)程度又將直接影響發(fā)動機的點火性能和排放性能[33]，因此，選擇正蒸發(fā)模型是十分有必要的。常見的蒸發(fā)模型主要有 Multi-componenicz 、Abramzon 和 Spalding 等，這些模型主要引入了以下基本假設(shè):1）每個小液滴都由一系列具有相同性質(zhì)的更小的小液滴組成，假設(shè)這的直徑、速度、溫度以及運動軌跡都相同。2）假設(shè)液滴周圍氣膜穩(wěn)定且液滴周圍流體的物理性質(zhì)也是一致的。3）假設(shè)液滴是球?qū)ΨQ的，且液滴之間不存在相互作用。4）假設(shè)網(wǎng)格單元中的液滴對氣體的作用相同，液相與氣相間的質(zhì)量、量的轉(zhuǎn)化主要是通過粒子間的相互運動、傳熱以及蒸發(fā)實現(xiàn)的。5）假設(shè)在液滴表面的氣體和液體處于熱力學平衡狀態(tài)。

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 許伯彥;張現(xiàn)成;徐娟;齊運亮;于云飛;;噴霧-壁面復合引導LPG直噴發(fā)動機混合氣形成過程的數(shù)值解析[J];內(nèi)燃機學報;2014年06期

2 柏靜儒;辛思諭;王擎;;CFD軟件在傳熱學教學中的應(yīng)用及淺析[J];中國電力教育;2014年29期

3 朱思存;;聚合力 帝豪Cross Concept PHEV概念車[J];中國汽車市場;2014年13期

4 朱成;楊海青;汪明生;;基于CFD分析的二沖程發(fā)動機直噴燃燒室方案設(shè)計[J];航空動力學報;2013年12期

5 王燕;;使用清潔燃料 促節(jié)能減排[J];黑龍江科技信息;2009年29期

6 馬洪新;;缸內(nèi)直噴汽油機技術(shù)探悉[J];農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程;2008年12期

7 董宇欣;賀征;;CAD/CAM與網(wǎng)格生成以及CFD軟件的集成方法[J];應(yīng)用科技;2007年06期

8 許建民;李岳林;劉志強;;車用汽油發(fā)動機排放控制技術(shù)淺談[J];汽車運用;2007年05期

9 汪淼;王建昕;沈義濤;王志;帥石金;;汽油噴霧碰壁和油膜形成的可視化試驗與數(shù)值模擬[J];車用發(fā)動機;2006年06期

10 史鑒明,李國祥;汽油機缸內(nèi)直噴技術(shù)的研究與發(fā)展[J];山東機械;2005年03期

相關(guān)博士學位論文 前1條

1 王燕軍;基于兩次噴射的汽油缸內(nèi)直噴式燃燒系統(tǒng)的研究[D];清華大學;2005年

相關(guān)碩士學位論文 前6條

1 劉向龍;噴霧—壁面復合引導二沖程LPG直噴發(fā)動機燃燒過程的數(shù)值解析[D];山東建筑大學;2017年

2 于云飛;分層稀薄燃燒LPG缸內(nèi)直噴發(fā)動機燃燒過程的數(shù)值模擬[D];山東建筑大學;2014年

3 徐敬照;基于CFD的小型汽油機的改進研究[D];天津大學;2010年

4 李程;缸內(nèi)直噴汽油機混合氣形成過程數(shù)值模擬[D];武漢理工大學;2011年

5 陳芳菲;分層稀薄燃燒GDI發(fā)動機缸內(nèi)濃度場的模擬仿真研究[D];吉林大學;2008年

6 屈碧波;LPG缸內(nèi)直接噴射發(fā)動機三維模型仿真[D];上海交通大學;2007年

本文編號：2756737