【摘要】：當(dāng)前的能源問題和環(huán)境問題越來越嚴(yán)重,高效節(jié)能已成為汽車行業(yè)不斷追求的設(shè)計(jì)目標(biāo),在直噴汽油機(jī)上采用高壓縮比和米勒循環(huán)技術(shù)是改善燃油經(jīng)濟(jì)性的有效設(shè)計(jì)方案之一。燃燒系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)可以優(yōu)化缸內(nèi)湍動(dòng)能和當(dāng)量比的分布,提高缸內(nèi)湍流強(qiáng)度,改善汽油機(jī)燃燒性能。CFD仿真技術(shù)可以有效縮短發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)開發(fā)周期,已成為發(fā)動(dòng)機(jī)開發(fā)設(shè)計(jì)的重要手段。本文以在一臺(tái)MPI發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的2.0L自然吸氣高壓縮比缸內(nèi)直噴汽油機(jī)為研究對象,為實(shí)現(xiàn)快速燃燒,降低汽油機(jī)爆震傾向,使用CFD仿真技術(shù)研究了進(jìn)氣道結(jié)構(gòu)和噴油器相關(guān)參數(shù)對汽油機(jī)缸內(nèi)流動(dòng)和燃燒的影響。首先,本文設(shè)計(jì)了三組不同的進(jìn)氣道,探究了超高滾流對直噴汽油機(jī)缸內(nèi)流動(dòng)和燃燒的趨勢性影響。在芯盒制作后,通過氣道穩(wěn)態(tài)試驗(yàn)驗(yàn)證了三組氣道的差異性。研究中共設(shè)計(jì)了四套計(jì)算方案,其中方案4為排除流量系數(shù)不同帶來的進(jìn)氣質(zhì)量流量的影響,采用了方案3的進(jìn)氣道和方案2的進(jìn)氣邊界。通過計(jì)算發(fā)現(xiàn),滾流比的大小影響混合氣的分布和湍動(dòng)能的強(qiáng)度;較強(qiáng)的滾流比可以將更多能量保留到上止點(diǎn)附近,提高點(diǎn)火時(shí)刻缸內(nèi)平均湍動(dòng)能,縮短燃燒持續(xù)期;在此燃燒系統(tǒng)中,過高的滾流比對發(fā)動(dòng)機(jī)性能的提升已無明顯作用。在綜合分析的基礎(chǔ)上,為兼顧流量系數(shù),選定進(jìn)氣道2作為后續(xù)研究的進(jìn)氣道設(shè)計(jì)方案。其次,本文在活塞和進(jìn)氣道2的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上,初步探究了20MPa和35MPa噴油壓力對燃燒系統(tǒng)的影響。計(jì)算結(jié)果表明,35MPa噴油壓力在燃油霧化和蒸發(fā)上占有一定的優(yōu)勢,但其缸內(nèi)的湍動(dòng)能和滾流比相對較低;同時(shí)35MPa噴油壓力前期的壁面平均油膜厚度增加;在此燃燒系統(tǒng)中35MPa噴油壓力的燃燒狀況相比較差,噴霧壓力的調(diào)整需要全面考慮其他因素。然后,本文為了優(yōu)化噴霧和活塞以及進(jìn)氣道的匹配,設(shè)計(jì)了四組噴油方向,在35MPa噴油壓力下研究了噴油方向?qū)Ω變?nèi)流場的影響。通過計(jì)算發(fā)現(xiàn):Inject3方案顯著提高了缸內(nèi)的湍動(dòng)能和滾流比,Inject2方案后期的湍動(dòng)能也有所提高,但兩方案仍然出現(xiàn)了過濃區(qū)。Inject4方案相比其它三方案當(dāng)量比分布最為均勻。通過對缸內(nèi)流場、燃油蒸發(fā)速度和壁面油膜的綜合分析,發(fā)現(xiàn)Inject4方案為最優(yōu)方案。最后,本文對采用了進(jìn)氣道2、35MPa噴射壓力和Inject4噴油方向設(shè)計(jì)方案的樣機(jī)進(jìn)行了試制和初步試驗(yàn)分析,對發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)性和相應(yīng)工況下的燃燒性能指標(biāo)進(jìn)行了分析,為后續(xù)高熱效率發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)優(yōu)化提供了一定的依據(jù)。
【圖文】：

景年大氣壓力式內(nèi)燃機(jī)出現(xiàn)到現(xiàn)在，內(nèi)燃機(jī)憑借自身熱捷和結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)成為理想動(dòng)力來源，，得到了極業(yè)中尤為突出，內(nèi)燃機(jī)和汽車的出現(xiàn)極大地促進(jìn)了現(xiàn)近年來在汽車行業(yè)新能源技術(shù)正在逐漸被推廣應(yīng)用，要?jiǎng)恿碓�。隨著國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車市場在過去關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，機(jī)動(dòng)車保有量全球已超過 10 億量，20.9 億輛，其中汽車保有量約 1.94 億輛，全國機(jī)動(dòng)車保.04 億輛，其中汽車 2.05 億輛。2016 年國內(nèi)汽車產(chǎn)量1%，汽車銷量為 2803 萬輛，同比增長 13.9%，已連續(xù)7 年 1-6 月中國汽車產(chǎn)量為 1397 萬輛，同比增長 6.34車銷量約為 1335 萬輛，同比增長 3.8%。汽車產(chǎn)業(yè)在[2-3]。

第一章 緒 論之一，仍是全球最重要的燃料，2016年全球石油消費(fèi)增長了160萬桶/日，上約1.6%，已連續(xù)第二年高于其十年平均增速（1.2%）。中國（40萬桶/日）和（33萬桶/日）是石油需求增加量的兩個(gè)主要來源國。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U464.171

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2656864