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GDI发动机由于其在动力性和经济性上的优势而成为应用的主流,但燃油喷雾贯穿距离较大而气缸空间有限,在缸内不可避免的形成壁面油膜。壁面油膜通过蒸发的方式在一定程度上可以促进混合气形成,但同时也有可能使得发动机排放恶化,尤其是在冷启动阶段,由于缸内温度较低,油膜蒸发雾化较差,油膜的存在使得排放恶化的现象会更加明显。为了进一步减少缸内直喷汽油机冷启动以及暖机过程中的排放,很有必要研究多次喷油策略下对壁面油膜的形成和发展的影响,进而探究油膜与混合气、碳烟的关系。本文使用流体仿真与台架试验的方式,探究了不同二次喷油时刻和喷油比例以及不同三次喷油时刻和喷油比例对冷启动阶段混合气形成、壁面油膜和Soot排放的影响,并且进一步探究了不同油膜位置处油膜变化以及Soot分布特点。总的来看,喷油次数的增加,能有效增强燃油的空间雾化效果,是有效减少燃油碰壁的方式,能够有效避免燃烧后期池火现象的发生,因此多次喷油对改善Soot排放有重要作用;随着喷油次数的增加,燃油碰壁质量以及油膜厚度均逐渐降低,并且随着喷油时刻的推迟,气流运动对油膜生成的影响也越来越大。随着第二次喷油时刻逐渐推迟,在点火时刻壁面油膜质量先降低后升高,其中壁面油膜主要增加在气缸壁。随着二次喷油时刻逐渐推迟,活塞顶、进气门处以及燃烧室顶部上的油膜质量先降低后升高,气缸壁上的油膜质量却一直增加。在二次喷油时刻为150°CA时,活塞顶、进气门处以及燃烧室顶部上的壁面油膜最少,并且气缸壁上油膜质量增加量较少。随着第一次喷油比例增加,在排气门开启时刻壁面油膜质量先减少后增加,其中活塞顶上的油膜蒸发速率要明显快于气缸壁上油膜的蒸发速率。从油膜生成位置来看,随着第二次喷油时刻的推迟以及第二次喷油比例的增加,油膜生成受到气流运动的影响逐渐增大,并且第二次喷油时刻的推迟以及第二次喷油比例的增加使得气缸壁上油膜质量有明显的增加。固定第一次和第二次喷油时刻,随着第三次喷油时刻的推迟,缸内壁面油膜质量先减少后增加,当第三次喷油时刻为210°CA时其油膜质量在排气门开启时刻下最小。固定第一次喷油比例,对比不同喷油比例下油膜生成量,当第三次喷油比例较大时,油膜生成量相应有所增加,并且由于油膜蒸发雾化时间较短,油膜残余量有所增加,混合气整体的均匀性变差。随着二次喷油时刻逐渐推迟,无论是缸内Soot质量分数最大值,还是在排气门开启时刻下的Soot质量分数,均遵循先减小后增加的规律。当第二次喷射时刻较早时,在排气门开启时刻时Soot主要分布于活塞顶部与气缸侧壁,其它区域则相对较少。当第二次喷油时刻相对较晚时,在排气门开启时刻Soot分布与油膜分布相似,由活塞顶和气缸侧壁逐渐过渡为气缸侧壁和进气门处狭缝区。在冷启动过程中,Soot主要由于燃油空间雾化不好、壁面油膜等造成混合气不均匀使得燃油燃烧不完全而生成,因此适当推迟第二次喷油时刻有利于减少Soot排放。随着第二次喷油比例减少,在排气门开启时刻,Soot质量分数先减小后增加。当第二次喷油比例变小时,Soot分布区从进气门处的狭缝区和气缸侧壁逐渐过渡为活塞顶部、进气门处的狭缝区和气缸侧壁,因此合适的喷射比例能够极大促进混合气形成,减少混合气浓区。固定第一次和第二次喷油时刻,随着第三次喷油时刻的推迟,缸内混合气形成时间和油膜蒸发时间更短,有更多燃油喷射在活塞上,不能完全蒸发,在燃烧过程中油膜附近容易产生池火现象,活塞顶逐步成为Soot生成区,有一定量的池火碳烟的生成。随着第三次喷油比例增加,活塞顶上油膜不能有效蒸发,所以在活塞顶生成的Soot较多,进气门处的狭缝区生成Soot有所减少。为了进一步研究油膜与Soot的关系,在均质混合气条件下,在燃烧室内添加油膜,研究了油膜厚度、油膜位置与发动机冷启动Soot排放的关系。在不同位置处,油膜蒸发速率不同,其中活塞顶上的油膜蒸发速率最快,燃烧室顶部蒸发最慢。当油膜无法完全蒸发或者残余量较多时,在排气门开启时刻,油膜附近分布有较多的Soot。