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全球汽车保有量的快速增加所引起的能源与环境危机越来越引起了人们的重视。汽车行业为保持其发展，各大汽车厂商致力于开发更加节能环保的汽车动力系统。目前大部分乘用车采用的动力系统是汽油机，汽油机燃油经济性较柴油机差，降低汽油机的能耗已成为汽车行业必须要解决的问题。开发既具有汽油机噪声小、颗粒排放低、低温启动性及动力性好等优点又兼具柴油机功率大、燃油经济性好等优势的车用内燃机是最主要的目标。其中缸内直喷（GDI）技术已成为车用汽油机主要发展趋势。GDI内燃机缸内可燃混合气的组织是关键技术，由于难以实现缸内混合气形成过程的测量，采用CFD方法仿真计算缸内混合气形成过程成为重要的研究手段。本文从以下四方面仿真研究GDI内燃机可燃混合气的组织。研究滚流气道对组织缸内可燃混合气的影响。滚流气道是在普通汽油机进气道的基础上，增大进气道与气缸轴线的夹角修改而成。活塞采用平顶活塞，用Pro/E建立“进气道－燃烧室”三维几何模型。利用专业的内燃机CFD软件FIRE对其进行网格划分，设置求解器各参数，对模型进行模拟计算。结果表明：所设计的滚流气道能够形成需要的滚流，对GDI缸内可燃混合气的组织具有重要的作用。研究喷油提前角、内燃机工况对此滚流气道GDI内燃机缸内可燃混合气组织的影响。分析计算结果发现：本文所研究的GDI内燃机其最佳喷油提前角为46°曲轴转角，所允许的喷油提前角范围为36°~56°曲轴转角。且本人设计的滚流气道在不同的内燃机工况下都能形成足够强度的滚流，以便组织缸内可燃混合气。研究燃烧室结构（即活塞顶面结构）对组织缸内可燃混合气的影响。结果表明：相对于平顶活塞，顶面既有凹坑又有凸起的活塞结构，能够将较浓的可燃混合气锁定在火花塞周围，其它区域为逐步变稀的混合气，实现GDI汽油机的分层燃烧，提高燃油经济性。研究工况变化对GDI内燃机的可燃混合气形成的影响。结果表明：对于特殊活塞顶面结构的燃烧室形式，在低转速小负荷及高转速全负荷工况下都能较好地组织缸内可燃混合气。各种工况下均可把最优点火提前角控制在8°~30°，有利于内燃机的功率输出。