随着汽车工业快速发展,石油资源的需求量急剧增大,颗粒物污染日益严重。近年来,国内外研究学者将内燃机的节能减排技术作为研究的重点。目前,缸内直喷技术可改善汽油机的燃烧热效率,缸内直喷汽油机已成为车用发动机的主流动力。但爆震和颗粒物排放问题始终限制着增压直喷汽油机的发展。为解决这两大问题,本文针对某款增压直喷汽油机,利用AVL-FIRE软件模拟仿真研究燃油两次喷射时,喷射参数对缸内直喷汽油机燃烧过程的影响。其中涉及到的喷射参数包括第二次喷油时刻、喷油比例、第二次喷油压力和第二次喷雾锥角。通过模拟仿真研究后得出以下结论:1、在两次喷射策略下,当第一次喷油时刻为80℃A时,模拟了第二次喷油时刻(240℃A、260℃A、280℃A和300℃A)对缸内直喷汽油机燃烧过程的影响。随着第二次喷油时刻的推迟,缸内混合气浓度均匀性下降,混合气浓区逐渐增大,燃烧速度逐渐减慢,累计放热量逐渐减少,缸内燃烧温度逐渐降低,爆震反应率逐渐减小;但是喷射到活塞顶部的燃油量逐渐增多,排气门开启时刻缸内soot质量分数逐渐增大。以爆震反应率与正常燃烧时相同,排气门开启时刻soot质量分数最低为原则,在2000r/min全负荷工况下,当量比为1时,选择第二次喷油时刻为280℃A。(进气上止点为0℃A)2、在两次喷射策略下,当第一次喷油时刻为80℃A,第二次喷油时刻为280℃A时,模拟了不同喷油比例(3:1、3:2、3:3、2:3和3:6)对缸内直喷汽油机燃烧过程的影响,即第二次喷油量占总喷油量的25%、40%、50%、60%、67%。随着第二次喷油量所占比例逐渐增多,缸内混合气浓度均匀性下降,混合气浓区逐渐增大,燃烧速度逐渐减慢,累计放热量逐渐减少,缸内燃烧温度逐渐降低,爆震反应率逐渐减小。但是喷射到活塞顶部的燃油量逐渐增大,导致排气门开启时刻缸内soot质量分数逐渐增大。以爆震反应率与正常燃烧时相同,排气门开启时刻soot质量分数最低为原则,在2000r/min全负荷工况下,当量比为1时,选择喷油比例为3:3,即第二次喷油量占总喷油量的50%。3、在两次喷射策略下,当第一次喷油时刻为80℃A,第二次喷油时刻为280℃A,喷油比例为3:3时,模拟了第二次喷油压力(10MPa、12MPa、14MPa和16MPa)对缸内直喷汽油机燃烧过程的影响。随着第二次喷油压力逐渐增大,第二次喷油压力对燃烧速度、累计放热量、燃烧温度和爆震反应率的影响较小,排气门开启时刻缸内soot质量分数呈先增大后减小的趋势。选择第二次喷油压力为12MPa和16MPa进行接下来的研究,进一步研究降低soot排放的方法。4、在两次喷射策略下,当第一次喷油时刻为80℃A,第二次喷油时刻为280℃A,喷油比例为3:3时,分别模拟了第二次喷油压力为12MPa和16MPa时,第二次喷雾锥角(30°、36°、40°和45°)对缸内直喷汽油机燃烧过程的影响。当第二次喷油压力不变时,随着第二次喷雾锥角逐渐增大,混合气浓度越来越均匀,燃烧速度逐渐变大,累计放热量和缸内燃烧温度逐渐增大;但喷射到活塞顶部的燃油量逐渐增多,在燃烧后期油膜参与燃烧,影响缸内soot的生成。当第二次喷油压力为12MPa时,随着第二次喷雾锥角逐渐增大,排气门开启时刻缸内soot质量分数呈先减小后增大的趋势。当第二次喷雾锥角为40°时,排气门开启时刻缸内soot质量分数最小为1.39E-10。当第二次喷油压力为16MPa时,随着第二次喷雾锥角逐渐增大,排气门开启时刻缸内soot质量分数呈逐渐增大的趋势。第二次喷雾锥角为30°时,排气门开启时刻缸内soot质量分数最小为1.52E-09;当第二次喷油压力为12MPa和16MPa时,对比不同第二次喷雾锥角下的缸内燃烧过程可见:当第二次喷油压力较小时,适当的增大第二次喷雾锥角可提高热效率和降低soot排放,但第二次喷雾锥角太大并不利于降低缸内soot的生成;当第二次喷油压力较大时,适合用较小的喷雾锥角,可降低喷射到活塞顶部的燃油量,降低缸内soot的生成。综上,本文在2000r/min全负荷工况,当量比为1,点火时刻为361℃A,第一次喷油时刻为80℃A时,选择第二次喷油时刻为280℃A,喷油比例为3:3,第二次喷油压力为12MPa,第二次喷雾锥角为40°,此时不发生爆震,排气门开启时刻soot质量分数较低为1.39E-10。与原机两次喷射下,喷油压力为15MPa,喷雾锥角为36°时相比,排气门开启时刻soot质量分数降低了一个数量级;与原机单次喷射点火时刻365℃A时相比其燃烧热效率提高了6%。