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内燃机由于体积小、动力好、效率高等优点,已成为当今世界最受欢迎的动力装置,被广泛应用于汽车、化工、航空等领域。对内燃机燃烧、排放等性能的研究具有非常重要的意义。本文主要以一四冲程往复活塞式内燃机为研究对象,利用AVL Fire软件模拟研究了内燃机瞬态工作过程并对性能进行分析,主要内容如下:(1)根据具体结构参数,建立内燃机简化的几何模型,对其进行动网格划分,确定计算初始值,设置合适的边界条件及物理模型,并对相应模型进行了考核,误差均不超过3%,验证了计算结果的可信性,并分析了压力场、温度场及污染物排放等分布规律得出:最大爆发压力出现在368oCA左右,约为16.5MPa,缸内最大平均温度约为1853K,在492oCA排气门打开时,NOx质量分数为2.73×10-3,Soot质量分数为1.51×10-5。(2)增大初始压力,对缸内污染物及动力性能都有很好的影响。随着初始压力由0.15MPa增大到0.35MPa,缸内爆发压力增大,最高温度降低,NOx最终质量分数由0.00361降低到0.00204,Soot最终质量分数则由3.74×10-5降低到9.0×10-6,单缸循环指示功则由从520.54J增加到563.74J;随着喷油提前角增大,缸内爆发压力、最高温度及NOx最终质量分数增大,Soot最终质量分数降低,单缸循环指示功在15oCABTDC时有最大值555.04J;增大涡流比可以降低缸内最大平均温度,随着涡流比由0.5增大到3.5时,单缸循环指示功则由562.8J降低到546.0J,在涡流比为3.5时,缸内NOx质量分数有最小值2.65×10-3。(3)随着燃烧室Sc(燃烧室形状)值由3.5增大到6.5时,内燃机缸内性能变化较大,在Sc=4.5缸内有最高温度,Sc为4.5和5.5时缸内Soot质量分数较低分别为1.5×10-5和1.6×10-5,在Sc为5.5时NOx平均质量分数有最小值2.73×10-3,单缸循环指示功有最大值566.79J;燃烧室偏心距的增大对内燃机排放、动力等性能有重要影响,随着偏心距由0mm增大到8mm,缸内最大湍动能逐渐降低,在偏心距为4mm时,缸内Soot有最低质量分数4.12×10-5,且单缸循环功有最大值562.67J。(4)利用Isight优化平台集成AVL Fire软件,搭建合适的多学科优化平台,优化最佳喷油参数:以喷油持续期和喷油夹角为自变量,以最高爆发压力为约束条件,以NOx和Soot总质量分数为目标函数进行多学科优化,得出在喷油夹角为151o,喷油终止角为373oCA时,目标函数取得最小值。