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随着能源危机的日益加剧、环境问题的不断恶化，节能与环保已成为现代内燃机发展的主题。稀薄燃烧技术可以提高汽油机热效率、减小节流损失，有助于汽油机燃油经济性与排放性的改善，日益受到人们的关注。计算机数值模拟，可以缩短试验时间、降低工作强度，为试验方案的制定提供理论指导。本文在一台国产CA3GA2汽油机上，进行了汽油机稀薄燃烧的相关模拟与试验研究。
首先，利用AVL-boost软件建立了CA3GA2汽油机的一维数值模型，并在该模型上进行稀燃模拟的相关研究，包括：汽油机稀燃的经济性模拟、排放性模拟、涡流强度影响模拟、EGR对NOx排放影响模拟。模拟结果表明：发动机的比油耗，随着空燃比的增加而呈下降趋势，当空燃比大于18后，模拟比油耗下降幅度减缓，并在空燃比21时，达到了最低油耗点；CO排放随空燃比的增大持续下降，HC排放随空燃比的增大表现为先减小后增大的趋势，NOx排放则随着空燃比的增大呈现出先增大后减小的趋势；发动机的燃油消耗率随着涡流比的增大呈现先减小后增大的趋势，NOx的排放则随涡流比的增大表现为先增大后减小的趋势，综合考虑经济性与排放性，涡流比应选择在0.8-1.2之间。
其次，利用AVL-fire软件建立了CA3GA2汽油机的三维数值模型，并在该模型上进行稀燃模拟的相关研究，包括：涡流对流速场影响模拟、平均压力模拟、湍动能场模拟、EGR对温度场影响模拟。模拟结果表明：随着单边气道截面积的不断减小，涡旋中心强度并不是一直加强，而是在挡板A2位置时达到最大；进气初期，湍动能主要集中在气门的右侧区域，随着曲轴转角的增大，湍动能在缸内的分布最终趋于平均化；当EGR率为0、8％、15％、24％时，对应的燃烧温度分别为2020K、1800K、1600K、1470K，温度下降梯度约为10％左右。
最后，试验研究了不同涡流强度及不同EGR率对稀燃汽油机燃油经济性与排放性的影响，试验结果表明：挡板位置A2与A0时相比，HC、NOx排放及燃油消耗率均有明显下降，CO排放基本不变，也即一定强度的涡流运动，能够改善稀燃发动机的燃油经济性与排放性；EGR对NOx排放的降低有很明显的效果，但EGR率过大时，会使得发动机HC排放值上升、燃油消耗率恶化。