柴油机气道性能评价方法

流量系数和涡流比是评价柴油机气缸盖气道的2个重要参数.针对行业中目前还没有对流量系数和涡流比定量的评价指标的情况,文章通过稳流试验台的试验研究,基于Ricardo方法及AVL方法,提出了标准流量系数和标准涡流比的概念,给出了评价气道性能的定量指标,对于发动机气缸盖气道的开发具有一定的参考价值.     

基于变压差稳流气道试验台数据采集与处理系统的设计

基于变压差试验方法，在稳流气道试验台上，测量涡流动量矩、气门升程、气道压差、温度及流量等参数，上述各参数可用相应的传感器及放大器转变为电信号，再经A／D转换由计算机进行处理和分析，从而得出流量系数、涡流比等参数，改变了以往的手工记录和传统测试方法。     

气道稳流试验的变压差试验分析

用变压差试验方法测量了6108发动机缸盖进气道的流动特性。试验全过程不需要随时调节模拟气缸内的压差为恒定值。确定气门最大升程时模拟气缸内的初始压差后，就可采集试验中的流量和涡流转速等参数。随着气门升程变小，模拟缸内的压差自由增大。试验结果与恒压差试验相同，同样可以得到Ricardo和FEV计算方法的平均流量系数和涡流比。测量精度符合要求，操作程序简单可靠，易于实现气道稳流试验的全自动化。     

螺旋进气道铸造缺陷对气道性能影响的试验研究

在稳流气道试验台上，模拟了YC6108柴油机进气道倾斜、纵向胀大等铸造偏差，利用Ricardo和FEV气道性能评价指标，研究铸造缺陷如何影响进气道的性能。试验结果表明：进气道入口处向抬高，涡流强度减小，给向胀大使进气道的流量系数和涡流比明显降低，而当进气道既倾斜又胀大时，将进一步恶化气道性能。     

CA498柴油发动机进气歧管出口流速分布测量

涡流对于中、小型柴油机内混合气的形成有重要作用，各缸涡流比的不均匀会使发动机性能下降。通过对CA498柴油机送气歧管出口流速进行了测量。试验结果表明：气流的旋向与气道走向相同，会加强涡流，否则会减弱涡流；气道外侧流量越高则涡流越强，流量越低涡流越弱。气缸内流速的不均匀是由歧管内气流的旋转和流量分布的不均匀共同造成的。     

进气道螺旋段关键结构参数多目标优化设计

采用气道稳流试验、CFD稳态模拟,结合多目标优化设计手段,研究YN柴油机单螺旋进气道螺旋段的最小截面积、蜗壳内半径、蜗壳外半径和螺旋室高度4个关键结构参数对气道流动特性的影响。结果表明:通过回归分析获得的近似数学模型,可实现气道结构参数与气道性能的正向定量研究;通过对原机气道螺旋段结构参数的多目标优化,可实现在流量系数小幅降低(0~3.98%)的条件下,涡流比的明显提高(9.3%~14.34%)。     

发动机可变进气系统流动特性模拟分析与试验研究

对一1.25L单缸4气门发动机进行可变进气的改进设计,以便优化发动机的中小负荷性能.以初步设计的进气道模型为基础,建立了评价进气道稳流特性的计算模型,对不同进气模式在不同的气门升程下的进气道和缸内流场进行了模拟计算,得出了进气道内的气流分布、流量系数、涡流比和滚流比等参数,并与气道稳流试验数据进行了对比分析.     

螺旋气道的参数化建模和流动特性影响因素分析

在运用CAD软件建立螺旋气道(包括螺旋段、直流段和过渡段)的参数化几何模型的基础上,采用AVL Fire软件建立了进气流动仿真模型,并以新型2D25柴油机为例进行了试验验证.接着,选用气道入口的高度与截面尺寸和涡流室高度作为3个影响因素,并各自设置3个水平;以平均涡流比和平均流量系数这两个气道流动特性参数作为计算指标,进行正交试验.分析结果表明,在3个影响因素中,涡流室高度对气道流动特性的影响最大,气道入口截面尺寸的影响最小.     

柴油机螺旋进气道三维数值模拟及其结构优化

以计算流体力学(CFD)技术理论为基础,利用三维数值模拟软件AVL-Fire分析新型6160船用柴油机螺旋进气道,得到缸内的流量系数、涡流比以及流场特性云图.通过三维建模软件CATIA将原气道不足之处改进优化,对改进后的螺旋进气道进行稳态和瞬态模拟分析与评价,结果表明:优化后的螺旋气道进气性能提高15%左右,涡流产生能力提高20%左右.     

柴油机螺旋进气道稳流试验与CFD计算的对比分析

对某柴油机螺旋进气道进行传统的气道稳流试验,得到了涡流比和流量系数。在与试验条件对等的边界条件下,应用仿真软件FIRE建立了气道的三维仿真模型,对不同气门升程下进气道内的流场进行了CFD计算;对比试验与计算的结果,两者吻合良好。结果表明,仿真计算省时,成本低,便于方案对比,可以获得气道内的流场分布规律;在柴油机螺旋进气道设计开发与性能评价中具有实用价值。     

高强化蠕铁气缸盖热强度的分析与评价EI北大核心CSCD

采用经单缸机温度和应力测试验证过的流-固热耦合有限元模型,对某型高强化柴油机蠕墨铸铁气缸盖的冷却传热和热机耦合应力进行了计算分析。在此基础上研究了气缸盖火力面热流量、冷却液进口温度和流量等参数对气缸盖温度与热应力的影响,并引入机件热强度系数(C2因子)对气缸盖火力面鼻梁区抵抗热疲劳能力进行了评价。结果表明:C2因子能在一定程度上定量表征气缸盖的热强度,因而可对不同的结构设计方案进行快速定量对比;在高强化蠕墨铸铁气缸盖设计中采用高温冷却的思路,可提高气缸盖鼻梁区的抗热疲劳能力;增加冷却液进口流量能降低气缸盖鼻梁区的温度,但并不利于提高气缸盖鼻梁区的抗热疲劳能力。     

电涡流缓速器性能特性评价方法

为了掌握车用电涡流缓速器的性能特性,研究了电涡流缓速器性能特性的综合评价方法。在介绍电涡流缓速器结构、工作原理的基础上,分析了车用电涡流缓速器性能特性与使用要求,提出了以缓速器的平均制动力矩、抗热衰退性系数、制动效能、单位质量制动效能、价格作为车用电涡流缓速器性能的评价指标,并且运用价值分析的方法对车用缓速器的性能特性进行了加权综合评价。从所举实例看,加权综合评价方法对比较各种电涡流缓速器性能的优劣,有着直观的可比性,得出的结果正确、可信。     

螺旋气门的结构优化及对无节气门汽油机燃烧性能的影响

由于进气方式的改变,气道喷射式无节气门汽油机中小负荷时泵气损失显著降低,但燃烧性能却明显恶化。为改善其燃烧性能,本文中设计了一种在进气过程中能产生较强进气涡流的螺旋气门,并使用仿真软件STAR-CCM+对螺旋气门的主要结构参数进行了优化。在稳流气道试验台上测量其进气涡流比和流量系数,证明该螺旋气门在开启升程较小时能产生强烈的进气涡流,对改善无节气门汽油机在中小负荷时的缸内进气流动状态和油气混合十分有利。将该螺旋气门安装在一台装载有全可变液压气门机构的无节气门汽油机上,试验结果表明:螺旋气门产生的进气涡流显著提高了无节气门汽油机中小负荷工况下燃烧速率、降低了循环波动,使燃油经济性能得到明显改善。     

进气道对火花点火发动机性能影响的试验研究

提高火花点火发动机缸内空气运动的滚流与涡流强度，可以增加燃烧室中的湍流强度，加快火焰传播速度和燃烧速率，从而改善燃烧过程，提高发动机的动力性，通过对2气门TJ376Q汽油发动机进行试验，设计了新型进气道，稳流试验台检测表明，所设计的新气道涡流比，滚流比和流量系数比原气道都有较大提高，进气系统的流动特性得到改善，提高了发动机的最大扭矩和最大功率输出。     

涡流比对非单坡屋顶型燃烧室发动机燃烧性能的影响

鉴于在中型发动机市场对柴油机排气后处理的费用较为敏感,计划将John Deere 4045柴油机转换成具有较高EGR水平的汽油机。这一转换出现了一些轻型汽油机中从未遇见过的挑战,因为扁平式气缸盖中需要适应柴油机的气道,所以不能产生最佳的缸内紊流。随着气缸尺寸的增加,还容易发生爆燃和不完全燃烧现象。另外,用于减少爆燃的高度稀燃措施会使燃烧速率减缓。为了提高燃烧速率,采用不同的涡流水平进行了试验研究。用1种能实现不同气道遮蔽度的四气门缸盖进行的试验表明,提高涡流比可以缩短燃烧持续时间,但是,为了达到要求的涡流比,所需要的泵气功会相应增加。采用两气门缸盖可以克服四气门缸盖气道遮蔽时中出现的喘气问题。两气门缸盖采用低涡流气道设计可产生类似的涡流比,而采用高涡流气道设计时产生的涡流比是低涡流气道的2倍。试验结果阐明了1种涡流比与传热之间的折衷办法。虽然高涡流气道能稍微提高EGR的裕度和燃烧速率,但会使传热和泵气功显著增加,从而导致总效率下降。存在1个最佳的涡流比,可以通过改善燃烧速率和EGR裕度来克服泵气功和传热损失。     

某商用车发动机进气系统流场分析与优化改进

本课题对某商用车发动机进气系统进行流场分析与优化改进。在发动机进气系统设计中,以其进气道几何模型为基础,借鉴相关机型的气道稳流试验数据,运用计算流体动力学理论(CFD)和有关数值计算方法,对4种不同气门升程下的进气道缸内流场特性进行了计算分析。建立了评价进气道稳流特性的有关计算模型,给出了其进气流量、进气道内气流分布、不同气门升程下缸内流场特性、流量系数和涡流比等参数,为进气道性能优化、评价和再设计提供了方法和依据。并对进气系统模型进行优化,再次进行流场分析后进气系统流量系数得到提高,大幅提高了发动机进气系统的进气效率。     

柴油机可变涡流进气流动的数值模拟研究

为1台2.0L的4气门柴油机设计了可变涡流进气系统,利用三维CFD软件AVL-Fire分别对柴油机的3种气道型式的气体流动进行了数值模拟计算,得出了不同型式进气道的流通特性和涡流特性。提出了两种涡流控制阀方案,在切向和螺旋进气道分别设置旋转阀片进行调节,可以改变涡流比,并经比较研究选出了较优方案。研究结果表明,螺旋进气道在大气门升程下的流通能力优于切向进气道,但小气门升程下切向进气道流通能力较好,且产生涡流能力较强;双进气道由于气流的干涉会导致进气能量的损失,但涡流扭矩有所增加;涡流控制阀能在一定范围内改变进气涡流比,且设置在螺旋气道侧的方案具有更好的变涡流效果,能够保证较好的流通性和较大的涡流比变化范围,满足发动机不同工况对流通性和涡流强度的要求。     

柴油机进气道性能试验与评价方法

进气道性能（涡流强度、流量系数）对柴油机的动力性，经济性和排放有重要影响，介绍了目前常用的进气道稳流试验装置，其数据的采集由计算机完成，着重介绍了可适应不同应用范围的6种进气道试验与评价方法，阐述了每种方法中进气道空气流量及涡流比的计算方法，为燃烧过程模拟计算提供了初始条件。     

1150G直喷柴油机可调进气涡流试验研究

简述了可调进气涡流的意义及实现方式;针对1150G柴油机采用的双短直气道进行了诱导进气涡流的研究,利用设计的同向、反向双蝶阀诱导涡流方案,开展了非增压和增压条件下的对比试验研究。试验结果表明,可调进气涡流可使发动机全工况下的性能大为改善,在低速低负荷时,在不同功率下燃油消耗率降幅明显,是改善燃油经济性的有效方法。     

变压差气道稳流试验台的应用

气道性能(涡流强度、流量系数)对发动机的动力性、经济性和排放有重要影响。气道稳流试验台是目前最常用的综合评价进气道流动特性的实验装置,根据测量方法的区别可分为变压差和定压差。其中变压差试验方法相对于传统的定压差试验,具有快捷、高效的特点,减少气道稳流试验中的调整气道压差为恒值的操作程序。本文基于TUST-101气道稳流试验台的实际应用,对比了2种试验方法的差异,并根据实际应用对试验台进行部分改进以提高精度。