现代缸内直喷式汽油机(十六)

（接上期）10.4燃烧◆热力学优越性与进气道喷射或壁面引导缸内直接喷射燃烧过程相比,梅塞德斯-奔驰公司开发的油束引导燃烧过程在热力学上具有明显的优越性。与λ=1运行的进气道喷射汽油机相比,缸内直喷式汽油机在充量分层运行时具有明显大的潜力。     

现代缸内直喷式汽油机(十五)

(接上期)梅塞德斯-奔驰公司在其M272KEV6-3.5L进气道喷射汽油机的基础上,开发出了新型的M272DEV6-3.5L直喷式汽油机,搭载于奔驰CLS350CGI轿车上,它是世界上首次应用压电控制喷油器并采用喷油器中央布置的油束引导燃烧过程的直喷式汽油机。该机在更大的部分负荷范围内实现了充     

增压直接喷射汽油机的潜力

Volkwagen集团研发中心在1台喷油器和火花塞中央布置的2.0 L燃油分层喷射增压汽油机上分析了油束引导燃烧过程的汽油直接喷射的潜力.同时,Volkswagen品牌在业内的影响力,及其已于1999年量产的第1代直接喷射汽油机,使之成为汽油直接喷射领域内具有实践经验的权威公司.     

均质GDI汽油机混合气形成的影响因素研究

文中以一款增压直喷汽油机燃烧系统开发为例,从低速及高速两种工况,研究了气道及燃烧室形状、油束布置方案等因素对缸内混合气形成过程的影响。分析结果显示改变进气道及燃烧室屋脊形状、增加缸盖排气侧挤气面积以及调整油束喷射角度,可以提高缸内滚流运动强度、加强油气混合过程,从而有效改善了点火前缸内混合气的分布情况。研究了高转速下喷油时刻对混合气形成及燃油湿壁情况的影响,结果显示喷油起始角为390°CA时综合效果较好。采用较优方案组合进行的初步性能试验表明,外特性及部分负荷工况下的燃烧效率较高,动力性及经济性基本达到既定目标。     

柴油机缸内两相流卷吸效应对燃烧模式的影响

预混合燃烧和扩散燃烧是柴油机的基本燃烧模式，本文选取高压共轨直喷柴油机两种典型燃烧室：缩口型燃烧室和扩口型燃烧室，通过仿真计算研究在不同背景气流环境下基于卷吸效应的混合气形成机理。结果发现：喷射初期油束贯穿背景气流时，油束表面小尺度涡流引起的卷吸效应是形成预混合气的主要原因；对一定的喷射条件不同背景气流直接影响卷吸效应；缩口型燃烧室喷射初期卷吸作用强，预混合速率较快，且大部分燃料在燃烧室内部强滚流的作用下快速扩散燃烧，所以属于预混合扩散燃烧(PDC)模式，虽预混合燃烧占比小，但高温区宽；扩口型燃烧室虽喷射初期卷吸效应相对较弱，预混合燃烧速率较低，但油束冲击壁面凸台后形成二次预混合过程，使预混合气形成持续期延长，预混合燃烧占比大，形成双预混合扩散燃烧(DPDC)模式，通过这种DPDC燃烧模式可减小高温区域面积，由此有效抑制NO_x的生成。     

油束空间分布锥角对柴油可控预混压燃燃烧排放影响的试验研究

在柴油可控预混压燃燃烧模式下,进行了油束空间分布锥角及多脉冲参数对排放影响的研究。试验结果表明,在采用155°和125°油束空间分布锥角的两种油嘴时,通过改变多脉冲喷射定时均可控制预混燃烧放热幅度,但对NOx、HC和CO排放的影响不同;在3次和6次多脉冲喷射条件下,采用小分布锥角(125°)油嘴能够增加有效贯穿距离,提高气缸轴线方向的空气利用率,从而在大脉冲喷射定时条件下改善CO排放,并且可减少50%以上的HC排放。     

最新型的缸内多次喷射的直喷式汽油机(一)

新型奔驰M272 DE V6直喷式汽油机搭载于CLS 350 CGI轿车上，在2006年春季日内瓦国际汽车博览会上亮相。这种发动机是前两年推出的新一代M272 KE V6进气道喷射汽油机首次技术升级版的代表机型，也是世界上首次采用压电控制油束引导燃烧过程的直喷式汽油机，该机在更大的部分负荷范围内实现了充量分层运转，并以非常低的燃油耗而著称，同时其另部件与进气道喷射机型有很高的通用性，能在同一条制造流水线上生产。[第一段]     

双斜切燃烧室及其与油束夹角匹配对重型柴油机性能影响研究

利用CFD软件对柴油机的燃烧过程进行了三维仿真研究,探究了燃烧室形状以及其与喷油器油束夹角的匹配对柴油机燃烧性能的影响,在原机的基础上设计了一种双斜切燃烧室。试验结果表明,原机燃烧室和双斜切燃烧室匹配的最佳油束夹角分别为140°和145°,此时油束落点可以到达燃烧室拐角,使燃油向上和向下分流,组织良好的油气混合,缩短燃烧持续期,实现快速燃烧。对于匹配最佳油束夹角的两种燃烧室,双斜切燃烧室在柴油机经济性和动力性上以及碳烟排放方面都优于原机燃烧室,但在NOx排放上比原机燃烧室差。国Ⅵ柴油机燃烧开发试验表明,匹配最佳油束夹角的双斜切燃烧室的综合性能优于匹配最佳油束夹角的原机燃烧室。     

宝马开发喷雾引导直喷稀薄燃烧发动机

德国宝马日前宣布开发成功了采用压电喷射阀的喷雾引导（Spray—guided）式直喷直列6缸稀薄燃烧发动机，并表示今后将阶段性地扩大配备车型及其市场。与原来的进气口喷射发动机相比，在最大输出功率略有提高的同时，可将燃效改善10％。     

喷油控制参数对中置喷油器GDI发动机喷雾及燃烧的影响

针对匹配中置高压喷油器的直喷汽油光学发动机,试验研究了不同喷油时刻及喷油压力下的缸内燃烧及喷雾发展特性,分析了燃油喷射控制参数对直喷汽油机缸内喷雾及燃烧的影响规律。研究结果表明:随第三段喷油时刻(θ_(SOI3))提前,燃烧持续期与滞燃期均先减小后增大,燃烧特征参数均在θ_(SOI3)=120°BTDC时存在明显拐点,此时平均指示压力(p_(mi))的循环变动系数C_(OVpmi)相对较小;第三段喷油时刻过晚,活塞上行距上止点较近,易导致油束冲击活塞表面;提高喷油压力可缩短燃烧持续期,有助于改善燃烧定容度,但喷油压力过大,油束贯穿距进一步延长,油束冲击缸壁的倾向增加,滞燃期及燃烧持续期反而延长。     

柴油机低排放燃烧系统研究

针对某款匹配株式会社电装第3代180 MPa电控高压共轨喷射系统和采用EGR方案的全新开发的国Ⅳ平台中型柴油机,研究了其3种不同燃烧室形状与喷油器匹配的燃烧规律,结果表明大径深比带翻边结构的2#燃烧室与8×810×150型号喷油器更加适合低排放燃烧系统开发要求。采用STAR-CD计算模拟软件,对油束落点与燃烧室的运动情况进行模拟分析。结果表明,模拟计算结果与试验结果基本一致,从而验证了试验的准确性和模拟计算的可靠性。     

带双ω燃烧室柴油机燃烧和排放特性的数值模拟

为了改善柴油机喷雾空间分布和缸内混合气形成质量,提出了一种双ω型燃烧室和与之相匹配的双排喷孔的燃烧系统。应用AVL FIRE软件对油束不同落点位置的缸内喷雾、混合气形成和燃烧过程进行了数值模拟,分析了油束不同落点位置对缸内速度场、浓度场和温度场和燃烧排放特性的影响。结果表明:油束落点位置对燃烧和排放性能影响较大,采用双排喷孔喷油嘴能有效提高可燃混合气的形成质量,而且碳烟排放最大值较采用单排喷孔时降低了57.8%。     

摩托信息

春兰开发新型燃油喷射装置春兰摩托车公司最近开发成功一种四冲程发动机用,并将该装置首次应用种四冲程发动机用燃油喷射装置,并将该装置首次应用到出口欧洲的125踏板式摩托车上。这种新型装置采用了容积只有原来1/2的小型喷射油器,实现了整个油路系统的小型化和轻量化。它可以     

用于增压直接喷射汽油机的喷束引导燃烧过程

未来,燃烧在汽油机降低燃油耗方面将起到关键作用。英国Ricardo公司应用新型喷束引导燃烧过程的汽油直接喷射方法能使涡轮增压汽油机以非常有利的燃油耗值,在部分运行范围内以典型的柴油机燃油耗值运行。应用这种技术,汽油机能几乎完全无节流地运行,并能在绝大部分的特性曲线场内利用稀薄燃烧的优势。这种燃烧方法燃用汽油运行,也能燃用诸如E85或M40等燃油正常工作。     

复合引导二冲程直喷汽油机混合气形成的解析

提出了一种适用于二冲程直喷汽油机的喷雾-壁面复合引导燃烧系统,采用光学纹影法验证了计算方法可行,使用Fire2011数值解析部分负荷工况下分层混合气的形成过程。结果表明:在部分负荷工况下,不同喷射时刻与喷射持续时间内,接近点火时刻(BTDC 20°CA)时从四孔喷油器喷出的汽油喷束,在活塞凹坑的卷吸涡及进气涡流的作用下,会形成稳定的分层混合气构造,其整个燃烧室空燃比达到40∶1以上。     

油束雾化形成机理分析

应用数字粒子图像测速技术对燃油喷雾进行了深入的研究。以可视化的测试结果为依据,提出了对燃油破碎雾化过程认识的新观点,即在喷射纵向上,把燃油雾化破碎分为初始破碎区和细化破碎区2个部分;在喷射横向上分为雾化核心区、过渡区和边缘区3个部分。研究发现燃油破碎的整个过程中出现了油团、油线、油云聚集体等燃油破碎单元。结合测试结果对上述燃油破碎单元的出现、发展和转变过程进行了深入分析。结果表明:油束雾化是一个连续渐变多状态混合叠加的过程。     

高压共轨燃油喷雾特性的试验研究与模型修正

利用高速闪光摄像技术建立了燃油喷雾特性试验台架,在不同喷射压力(80 MPa,102 MPa,130 MPa)和不同喷射背压(2 MPa,3 MPa)下对高压共轨电控喷油器的燃油瞬态喷雾特性进行了研究,并用Matlab编程对喷雾图像进行了处理,测量了不同工况下油束的贯穿度和锥角。通过试验数据,利用最小二乘非线性曲线拟合方法对高压喷射油束模型进行了修正,模型计算结果与试验结果基本吻合,表明修正后的油束模型能更好地预测高压喷射时的油束贯穿度和锥角。     

一种新的HCCI柴油机燃油喷雾特性的PLIF法测试装置

基于激光诱导荧光(PLIF)测试技术的原理，开发了一套可用于同时测量燃油气相和液相二维浓度场的测试系统，该测试系统包括高压燃油喷射系统、电路控制系统、氮气供给系统和可视化发动机。高压电控燃油喷射系统具有喷射压力高，且易于荧光剂的添加等优点，同时可以实现多脉冲燃油喷射。在光学发动机上进行了测试实验，研究了BUMP燃烧室内油束撞壁混合过程，观察了bump限流沿对于促进油气快速混合的现象。     

博世公司新型轿车用200MPa柴油机共轨系统

为了应对目前和未来的排放法规，柴油机设计中必须采用高压共轨燃油喷射系统支持的现代燃烧过程，对燃油喷射系统提出更高的要求。为此，德国博世（Bosch）公司最新研发出具有压电喷油器和高压泵CP4的200MPa柴油机共轨系统，该系统是开发新型燃烧过程必不可少的关键技术产品。这种200MPa高压共轨系统的开发，为发动机制造商实现所要求的排放水平、降低燃油消耗进而降低CO2排放提供了稳固的发展基础。     

超多喷孔喷射对高压共轨柴油机晚喷燃烧特性的影响

为实现柴油机的高效低排放燃烧,研究了在晚喷条件下的超多喷孔喷射对高压共轨柴油机喷雾、燃烧和排放特性的影响。利用KIVA-3V程序,对一台6缸高压共轨柴油机进行三维模拟,并对其进行了试验验证。结果表明:与传统喷油器相比,超多喷孔喷油器上、下层油束的干涉作用使喷雾形态显得分散很多,这有利于雾化和蒸发。采用超多喷孔喷油器后,呈预混燃烧。与传统喷油器方案相比,放热率峰值增大60%,NOx排放增大36%,碳烟生成区域明显减小、峰值下降48%。在保证动力性的前提下,采用超多喷孔喷油器和废气再循环技术、推迟喷油、提高喷射压力,NOx降低64%,碳烟降低46%。因而,这种柴油机能够实现高效清洁预混燃烧。