VVL耦合喷油策略对GDI汽油机混合气形成的影响

利用三维仿真软件Ansys Fluent建立了GDI汽油机的仿真计算模型,就变气门升程耦合不同喷油策略对缸内气流运动和混合气形成的影响进行了模拟计算。结果表明,与大气门升程工况相比,小气门升程工况的缸内湍流运动强度、燃油蒸发和湿壁情况以及点火时刻混合气质量都明显改善;在小气门升程工况,采用两段喷油会缩短油气混合时间,过度推迟二次喷油时刻会恶化混合气质量和燃油湿壁情况;在大气门升程工况,两段喷油会改善混合气均匀性,随着二次喷油时刻推迟,燃油蒸发量增加,湿壁情况加剧,混合气质量得到改善;小气门升程工况下采用二次喷油时刻为470°曲轴转角,前后两次喷油量比例为7∶3的两段喷油方案在燃油蒸发和湿壁以及点火时刻缸内混合气质量这几个方面的效果都很好,是最合理的方案。     

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。     

对置活塞二冲程缸内直喷汽油机混合气形成的数值研究

针对对置活塞二冲程汽油机缸径小、冲程长的特点,利用三维CFD软件AVL-Fire对缸内喷雾方向进行优化,实现全负荷工况下(6 000r/min)的缸内混合气均匀混合;并且基于优选的喷雾方向,研究部分负荷工况下(2 000r/min)二次喷射策略(不同喷油时刻和喷油比例)对缸内混合气分层分布的影响。结果显示,增大排气侧3束喷雾的中心线与气缸中心面夹角β会导致燃油蒸发率降低,而增大进气侧3束喷雾的中心线与气缸中心面夹角α有利于提高缸内混合气的均匀度;在部分负荷时,当第一次喷油时刻为内止点前140°曲轴转角,第二次喷射时刻为内止点前60°曲轴转角,第二次喷油量为总喷油量的33%时,缸内形成理想的混合气分层分布。     

燃烧室形状对直喷式柴油机燃烧过程影响的仿真研究

利用CFD模拟软件Fire模拟研究了柴油机不同径深比的缩口形燃烧室对缸内混合气形成、燃烧过程和排放物形成的影响。研究结果表明:三维仿真模拟缸内压力和放热率曲线与试验值基本一致;SF5型燃烧室喷雾贯穿距长,喷雾碰壁早,燃油蒸气反弹使得喷雾分布不均匀,局部出现缺氧,炭烟排放较高;SF5型燃烧室缸内混合气混合良好,燃烧完全,缸内温度较高,NOx生成量大,可以采取推迟喷油的方式降低缸内燃烧温度,从而降低NOx排放。     

增压直喷汽油机喷雾及燃烧特性可视化试验研究

基于可视化光学增压直喷单缸机,对两种形式喷油器匹配两种活塞顶面燃烧室的组合,在两个典型工况下试验研究了喷油相位、喷油次数等参数对发动机喷油雾化、燃烧特性、碳烟排放等方面的影响规律。研究结果表明:在催化器起燃工况,各喷油器和活塞顶面组合均可满足燃烧和碳烟排放等开发目标要求,I-129三角型六孔喷油器缸内混合气分布形态更优;在全油门工况,采用优化喷油时刻的三次喷射策略可有效避免燃烧关键区域的燃油湿壁风险,I-129喷油器匹配P-B平面活塞为最佳硬件组合。     

对置活塞二冲程汽油机喷油和点火定时影响分析

对对置活塞二冲程缸内直喷汽油机缸内流动、混合气形成和燃烧过程进行数值模拟,以研究喷油定时和点火定时对混合气的形成、燃烧过程和整机性能的影响。结果表明:随着喷油提前角的增大,火焰发展期缩短,快速燃烧期先减小后增大,而在喷油提前角为100°CA时达到最小值;随着点火提前角的增大,火焰发展期延长,快速燃烧期先减小后增大且在点火提前角为20°CA时达到最小值。因此,喷油提前角100°CA、点火提前角20°CA为最佳匹配。此时,可实现点火时刻的均匀混合;同时具有较短的火焰发展期和快速燃烧期,所对应的缸内平均指示压力较高,指示燃油消耗率较低。     

喷油器安装角度对缸内直喷汽油机混合气的影响

以侧置喷油器的缸内直喷汽油机为对象,采用数值计算分析方法对混合气形成过程和喷油器安装角度对缸内混合气形成的影响进行了分析.结果表明,缸内气体流动对燃油喷束形态影响很大;转速不同时,缸内混合气形成过程差异较大;点火时刻的缸内混合气成分对喷油器安装角度较为敏感,可以通过改变喷油器安装角度在一定程度上优化缸内混合气的成分.     

多次喷射对增压直喷汽油机湿壁及碳烟排放影响的数值研究

使用CONVERGE软件对缸内流动、喷雾、混合气形成和燃烧过程进行了仿真研究,尤其对喷射策略的变化对燃油湿壁、混合气分布和碳烟排放的影响进行了详细分析。对比分析了二次喷射方案和三次喷射方案仿真结果,包括滚流比、湍动能、湿壁量、Lambda分布、火焰面发展、碳烟排放等。结果表明:在发动机2 000 r/min,BMEP=0.8 MPa工况下,三次喷射与二次喷射相比,其混合气形成过程更为合理,点火时刻混合气质量较优,缸套湿壁量较高,活塞湿壁量较低,碳烟排放较低。     

缸内直喷汽油机的喷雾模拟

在定容弹内测量了某直列4缸均质缸内直喷汽油机不同时刻的喷雾油束形状和喷油器附近位置的喷雾液滴直径及速度分布,并在CFD模型中进行了喷雾的标定.分析了原机缸内喷雾、混合情况.研究了喷雾锥角、喷孔布置对缸内混合气均匀性的影响,论述了在低转速、部分负荷时加进气翻板的作用.结果表明,调整喷雾锥角、喷孔布置方式可以改善直喷汽油机缸内空燃比分布的均匀性;采用进气翻板可以提高发动机低转速部分负荷时缸内的滚流比及紊流强度,从而改善缸内混合气质量及加快缸内燃烧速度.     

ROTAX912冷起动喷雾CFD模拟与分析

随着缸内直喷技术的发展,CFD分析软件在缸内直喷发动机模拟分析中得到了充分利用。直喷发动机缸内混合气形成过程的三维CFD分析对直喷燃烧室设计和喷油策略起到了重要作用。其中,喷油时刻和喷射位置对混合气分布的影响较大。经过对某四冲程活塞发动机的喷雾模拟,得到了较合适的喷油时刻和喷油位置。另外,模拟结果显示多次喷射比单次喷射有更好的混合气分布。     

机械柴油喷射与电控共轨柴油喷射的差异比较

传统机械发动机的燃油喷射是依靠喷油泵压力的连续波动来实现的,这种喷射方式在经济性、动力性以及排放性上已经不能满足现代发动机的需要。共轨喷射发动机避免了传统燃油喷射发动机的缺点。本文从原理和系统结构上对传统机械燃油喷射发动机和共轨燃油喷射发动机的差异进行了比较和分析。     

燃油顺序喷射电控系统在微型汽车汽油发动机上的应用

本文研制和开发一种能实现多点燃油顺序喷射的电控系统，系统以８０Ｃ５５２为控制单元ＥＣＵ的主芯片。根据进气绝对压力和转速，采用速度密度法间接测量进气量，试验表明，配用该系统后，与原机相比，动力性，经济性和排放性能有明显改善，本文较为详尽地论述了控制系统的组成，原理及顺序喷射的实现方法，并给出试验结果。     

共轨喷射系统参数对柴油机性能影响的模拟计算

通过应用AVL公司先进的发动机模拟计算软件BOOST建立了电控D6114ZB发动机的仿真计算模型并进行试验验证;应用MCC燃烧模型,分析了在标定工况相同喷油量和喷油提前角下不同的喷油规律对发动机性能的影响;给出了共轨压力和喷油规律对发动机性能和排放等的影响规律。     

氢发动机电控喷氢控制策略的研究

在分析喷氢正时和喷氢量对氢发动机工作性能影响的基础上,提出了根据发动机运行工况实时调节和修正喷氢参数的优化控制策略,并基于Pareto秩与决策偏好相结合的全自动标定算法,进行了喷氢提前角和喷氢脉宽电控系统的设计。结果表明,随工况变化动态寻优的优化算法,能实现氢发动机动力性、经济性与排放性等综合性能达到优化的目标。     

利用二次喷射抑制增压直喷汽油机超级爆震的试验研究

为了研究缸内直喷发动机低速大负荷工况超级爆震的抑制措施,有效降低超级爆震的频次,基于优化后的单次喷射相位和燃油轨压,采用降低烟度方式确定二次喷射中后喷的相位和喷油比例,结合早燃(PI)稳态测试循环,通过发动机台架试验比较了两种喷射方式下的超级爆震频次。结果表明,二次喷射能够有效地降低发动机烟度,并对超级爆震具有良好的抑制效果。     

新型燃油喷射缸内直喷二冲程汽油机的研究与开发(续1)

将成本低和简单可靠的新型自由电枢式燃油喷射单元FAI（Free Armature Injection）应用于AX-100二冲程汽油机，进行了电控燃油缸内高压直喷的研究和开发，在原机的基础上设计改造了一个适合缸内直喷的进气、供油及燃烧室系统。通过试验，获得了大量的缸内直喷的试验数据和电控参数的MAP图，并分析了喷油量、喷油提前角和点火相位等非常敏感的控制参数对发动机的性能、燃油消耗和排放的影响规律，还做了该直喷发动机和原化油器发动机的性能、燃油消耗和排放的比较。结果表明，新型自由电枢式燃油喷射FAI直喷技术能够成功的应用于缸内高压直喷系统，极大改善了燃油短路的现象和扫气效率，在整个运行范围内燃油消耗大大降低，HC排放改善很多。     

直喷汽油机催化器快速起燃的试验研究

针对EA888直喷汽油机建立了试验台架及试验测控系统,通过试验研究了过量空气系数和两次喷射比例对催化器起燃特性的影响规律。试验结果表明,采用微稀的混合气有利于催化器的快速起燃,采用两次喷射有助于推迟点火,提高排气温度,缩短催化器起燃时间。     

提高共轨喷油器工作效率研究

根据电磁阀式共轨喷油器工作特点,研究了提高大流量电磁阀式共轨喷油器工作效率的技术途径。以喷孔前的压力为实际喷油压力,其与供油压力的比为共轨喷油器的有效喷油压力效率;以喷油量与喷油量和总回油量之和的比为共轨喷油器的有效喷油量效率。结果表明：喷油器有效喷油压力效率与有效喷油量效率相互影响;采用异型结构喷油嘴偶件可以有效提高喷油器工作效率;喷油器与燃油轨间高压管路长度、喷油嘴偶件及其他结构参数进行综合匹配,能够进一步提高喷油器工作效率。综合匹配的计算结果表明,在160 M Pa 标定压力下,最大有效喷油压力效率达到108．3％,有效喷油量效率达到96．8％。     

汽油缸内二阶段喷雾参数的优化

用三维计算流体力学(CFD)软件模拟了点火时刻、喷雾方向和喷雾锥角等参数对汽油缸内二阶段喷射发动机缸内压力、放热规律和排放特性的影响。研究表明,点火时刻和喷雾方向对发动机性能有较大影响,而喷雾锥角对发动机性能影响不大。     

缸内直喷汽油机喷油及燃烧过程三维数值模拟

对某直喷汽油机部分负荷时的进气、喷油、混合气形成及燃烧过程进行了数值模拟。分析了喷油正时对混合气分布、燃烧性能及排放性能的影响。模拟结果显示,在喷油开始时刻为480°曲轴转角时混合气分布比较理想,达到了分层稀燃的目标。生成物NO的主要来源是参与燃烧的空气中的氮,NO的生成随温度的提高而急剧增加;炭烟生成的条件是高温和缺氧,局部较浓混合气相对缺氧导致炭烟生成。