得益于高闪点、低挥发性的优点,航空煤油越来越受到通用航空领域的重视。但是,航空煤油同样存在粘度大、蒸发性差的特点,造成其在发动机冷机状态下雾化效果差,混合气形成困难,导致发动机冷起动性能极低。这对于航空发动机高安全性、高稳定性的工作要求来说是一个致命的缺陷。因此,以航空重油发动机冷起动性能优化应以起动能力为主要研究方向。对航空重油发动机冷机状态下的起动条件进行优化,具有重要的工程意义。本文以自主研发的低压空气辅助直喷的单缸试验机作为试验样机,搭建了发动机的一维、三维模型,进行了仿真和试验研究,具体工作如下:1、使用AVL-Fire软件对发动机冷机状态下的混合气形成进行CFD仿真研究,分析不同变量对混合气分布的基本影响,并对最小点火能量进行计算分析。将起动过程分解为300rpm,500rpm和700rpm三个转速状态,串联仿真计算,通过混合气状态参数的变化规律,研究变量对整个起动过程的影响程度。同时模拟了缸体预热、喷油锥角、二次喷射等方案对冷起动性能的影响,研究表明:随转速提高,喷油时刻对燃料蒸发性影响减弱。进气行程喷射时,进气流量和进气速度对燃油蒸发起主要作用。压缩行程喷射时,最佳喷油时刻随转速升高而提前。缸体预热在起动初期对冷起动影响最显著,在转速升高后无法通过缸体预热来保证燃烧的连续性。最小点火能量在过量空气系数0.9附近达到最小值,点火正时比喷油正时对其影响更大,最小点火能量随着点火时刻的推迟逐渐减小。缸体预热可以有效降低最小点火能量,但至少加热到323K才能点燃。喷雾锥角在20°至40°之间才能正常着火,喷雾锥角30°时最小点火能量最低。二次喷射可以形成分层当量比的混合气,在远离火花塞的位置形成较稀的混合气,在火焰传播过程中可以充分燃烧,同时在火花塞附近形成较浓的混合气,提高点火能力,但是要牺牲一定的动力性。2、在一台直喷发动机试验平台上,试验缸体预热、二次喷射两种方案对冷起动性能的影响。同时研究不同转速下发动机燃烧过程的变化。研究表明:滞燃期随缸体温度的升高缩短,证明缸体预热方案有利于火焰核心的建立,也间接证明了最小点火能量分析冷起动性能的合理性。二次喷射可以形成分层当量比的混合气,如果喷油策略合理,可以缩短滞燃期,但是由于喷油时刻偏离最佳喷油正时,燃料蒸发性减弱,可燃混合气减少,燃烧恶化。以时间为单位的滞燃期和急燃期随转速升高而缩短,说明随着进气湍流的加强和充气效率的增加,发动机的点火条件有所改善。