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缸内直喷汽油机(GDI)相较于传统进气道喷射汽油机在燃油经济性上具有明显的优势,结合涡轮增压、可变气门正时、废气再循环等先进发动机技术,GDI技术的应用空间更广阔,被认为是未来汽油机发展的主要方向。本文采用AVL-FIRE软件对不同结构的进气道进行进气道稳态试验的CFD模拟,以及对带有不同结构进气道的直喷汽油机进行发动机瞬态工作过程的模拟,研究了进气道结构对GDI发动机缸内混合气形成过程的影响,为GDI发动机进气道的优化设计提供参考。首先本文依据某GDI发动机三维计算模型完成了数值模拟结果的网格无关性验证,确定本文后续计算网格的尺寸为0.25mm-2mm。对定容弹喷雾试验和GDI发动机高速WOT工况下发动机工作过程进行了数值模拟,通过对比数值模拟结果与试验数据验证了喷雾模型、燃烧模型等计算模型的准确性。接着本文通过改变进气道进口面面积和进气道喉口面面积设计了四种不同结构的进气道并进行了进气道稳态试验的三维CFD数值模拟。为了验证数值模拟的可靠性,笔者对其中的Case1进行了进气道稳态试验,并将模拟所得进气道流量系数与试验所得流量系数进行对比,最大相对误差为4.70%,仿真结果与试验结果能较好吻合。通过对比分析进气道稳流试验的CFD模拟结果,发现增大进气道喉口面面积和增大进气道进口面面积能够提高进气道流量系数,减小进气道喉口面面积和减小进气道的进口面积能提高进气道的滚流比。然后建立了带四种不同结构进气道的GDI发动机模型,并对高速WOT工况的发动机工作过程进行了瞬态三维CFD数值模拟分析。发现四种进气道在增压条件下进气量基本一致,可以认为对于增压直喷汽油机来说,进气道的流量系数对于进气量的影响较小。减小喉口面面积能够增大缸内的滚流比,减小进气道的进口面面积也能提高进气道的滚流比,但在增压直喷汽油机高速WOT工况下,这种提高并不明显。缸内滚流比越大,缸内流动的湍动能强度越大,越有利于形成均匀的混合气,但对应GDI发动机的燃烧性能和排放性能并非最佳。因为滚流比和湍动能的大小更多的是直接影响到混合气的均匀度,而燃烧和排放性能与点火时刻缸内混合气浓度的分布联系紧密。