面对日益紧张的能源供应和环境保护的压力,发展高效清洁的内燃机燃烧模式已经成为应对如今严格的排放法规的重要解决方案之一。近年来国内外研究表明,通过配合进气、喷油、EGR等手段,缸内压燃燃烧模式可以采用柴油、汽油和天然气等多种燃料,其中以汽油为燃料的部分预混合压燃(PPCI)燃烧模式的发动机,滞燃期长,在燃烧开始前,喷油已经结束,燃料和空气更易达到一定程度的预混合,其热效率能够达到甚至超过柴油机的热效率,并且碳烟排放极低,这一新型燃烧模式具有很大的发展潜力。本文在一台ZH1130柴油机上进行的汽油PPCI实验的基础上,采用模拟计算的方法对汽油PPCI燃烧方式进行了进一步研究。依据实验数据,使用CFD模拟计算软件CONVERGE建立三维仿真模型,研究了螺旋气道和切向气道下汽油缸内PPCI发动机的进气、压缩和燃烧过程:模拟了中等负荷工况下,喷油提前角、喷油压力及油束夹角对可燃混合气的形成、燃烧和排放的影响,并对这些参数进行了优化,改善了发动机的性能。计算结果表明,发动机在中等负荷时,喷油提前角在15oBTDC或更靠前时,汽油才能较完全地燃烧,喷射压力20MPa,油束夹角为140o时能达到较高的热效率和排放。研究了预喷+主喷、主喷+后喷两种喷油模式,发现燃油预喷能明显提高发动机的经济性,后喷由于减少了主喷射燃油量,可以抑制压力升高率和缸内温度,但是同样会增加后燃而对HC、CO和Soot的排放不利。对发动机在中等转速工况下,以试验所得压力升高率和NOx排放为限值,对发动机工况向高负荷拓展进行了模拟研究。研究表明采用进气增压的方法可使发动机工况向高负荷拓展,使用较大的增压压力,发动机向高负荷拓展的潜力更大,可以将负荷从IMEP=0.5MPa拓展到0.8MPa;采用进气增压配合EGR进行高负荷拓展的模拟表明,在高进气增压压力下,缸内空气充足,EGR率为60%时也不会造成Soot和HC排放的大量增加;而采用20%EGR率和0.18MPa增压压力可以将发动机负荷拓展到IMEP=0.88MPa,但是燃油经济性会有所下降,研究结果能够为进行PPCI高负荷工况台架试验提供指导作用。