发动机油气分离模拟分析及试验验证

<正>近年来,由于汽车发动机气缸罩盖塑料化,导致发动机油气分离结构型式需要重新设计。使用CFD仿真分析软件对发动机油气分离器内气液两相流场进行了数值模拟,分析了3种不同结构(改进前后)迷宫式油气分离器的流动分布、压力损失,根据仿真分析结果选择最优化设计方案并设计了一种简单而有效的试验方法对油气分离器分离效率间接进行验证。油气分离器的结构和工作原理油气分离器的作用是收集窜气中夹带的机油颗粒并通过回油管路引回曲轴箱油底壳,一方面防止机     

Simulation on the Efficiency of Labyrinthian Oil-air Separator in a GDI Engine

鉴于在增压直喷汽油机中,常因油气分离器分离效率低下导致机油进入燃烧室形成的局部热点而引起“超级爆震”,以及采用CFD进行油气分离器效率分析仿真又存在计算较难收敛和对计算资源要求较高等问题,本文中介绍了另外一种两相流计算方法一欧拉-拉格朗日算法.首先采用欧拉算法进行油气分离器的气相流场计算,然后以此计算结果为基础,将机油粒子引入其中,采用拉格朗日粒子追踪算法对液相流场进行分析,求得粒子在流场中的运动规律和状态,间接求出油气分离器的分离效率.通过方案对比,选择出油气分离器的最佳结构.     

车用发动机油气分离器的数值模拟研究

应用CFD分析软件研究了某汽油机迷宫式油气分离系统。重点对其原设计方案的流动特性和油气分离效率进行了数值模拟研究。另外,又针对性地设计了4组对比方案来探讨多孔过滤板个数、多孔过滤板上孔的个数、多孔过滤板上孔的直径和窜气入口孔的个数等4个主要结构参数对油气分离器系统压降和系统分离效率两大特性的影响。     

CNG发动机缸内气流条件与双点点火对火焰传播特性及热效率的影响

提高CNG-DI发动机的指示热效率是适应低碳化要求的重要途径.采用CFD软件AVL FIRE,对2.0L柴油机改装的CNG-DI发动机燃烧过程和缸内流场特性进行了仿真分析.首先用CNG-DI光学发动机实验结果验证了计算模型的正确性.基于仿真模型分析了CNG燃料缸内直喷时不同燃烧室结构的湍流强度对火焰传播过程的影响,以及...     

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。     

高强化柴油机迷宫式油气分离器结构影响研究

迷宫式油气分离器是重型柴油机油气预分离的主要设备，其性能直接影响柴油机排放达标度。基于CFD仿真在高窜气量下研究了迷宫式油气分离器主要结构参数对压力损失和分离效率的影响规律，包括过滤孔孔径、过滤孔板间距和过滤孔数量，并基于发动机试验台架对不同油气分离器的压力损失和分离效率开展试验验证。结果表明：在高窜气量条件下，对于以交错孔板进行分离的迷宫式油气分离器，对压力损失影响最大的是过滤孔板孔径，对分离效率影响最大的是过滤孔数量；在迷宫式油气分离器设计时应重点关注孔板开孔率。     

柴油机缸盖罩孔板油气分离计算流体力学研究

对柴油发动机的缸盖罩内置孔板油气分离结构进行计算流体力学模拟分析,对进出口压差、流速、油滴分布及分离效率等油气分离性能指标进行了研究。     

一款发动机油气分离器的结构参数优化

为提高一款发动机用多孔过滤型油气分离器的分离效率,采用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)数值计算方法对原模型件内气液两相的流动特性与分离特性进行分析。结果表明,该模型件内的最大速度梯度和最大压力梯度所在区域均在多孔板上通孔和泡沫型多孔介质滤材的流通结合部。采用正交试验法对该油气分离器的多孔板与泡沫型多孔介质滤材的关键结构参数进行优化研究,获得了主要结构参数对气液两相的流动和分离效率指标影响的权重顺序,确定了该多孔过滤型油气分离器的最优结构组合,并通过试验进一步验证了该最优结构高效油气分离器的性能。     

基于非对称进气门升程技术的直喷汽油机油气混合过程的数值研究

为了深入研究非对称进气门升程技术的直喷汽油机缸内流动及油气混合过程,利用STAR-CD软件数值模拟了1 500转全负荷典型工况下发动机缸内的流动特性。对比分析了对称和非对称的进气门升程方案下,缸内的涡流比、滚流比、湍动能以及关注切面的流场分布和当量比等。结果表明:采用非对称进气门升程技术的直喷汽油机在进气和压缩冲程中除了能保持较强的滚流,还可以在缸内形成较强烈的涡流,这样使得缸内整体流动显著加强。另外,在点火时刻缸内的油气混合效果也有明显改善。     

曲轴箱通风系统试验开发研究

现有的发动机油气分离器需要利用滤芯进行分离过滤,随着时间的推移,滤芯上污物的累积将会使分离效率严重下降,效率和经济性都不理想。在-35°的低温下,由于阻力较大,废气中的水经滤芯过滤,易将滤芯冻住,丧失油气分离效果,造成发动机排放超标。文章提出使用主动碟片式油气分离器,既提高了油气分离效率,同时也降低了油气分离器结冰的故障。     

SCR系统尿素喷雾特性影响因素的CFD仿真分析

利用AVL Fire三维商用仿真软件对SCR系统尿素喷雾特性的影响因素进行了模拟计算,考察的因素包括工况、尿素喷射压力、尿素水溶液的温度及喷嘴的安装角度。结果表明:喷雾形态受来流影响较大,喷雾的速度及贯穿距离随排气流量增加,排气流量越小,排气温度(SCR喷嘴处排气温度)越高,越利于喷雾液滴的蒸发和热解;喷射压力对液滴的喷雾形态影响不大,但对NH3的浓度场分布影响较大,喷射压力越高,NH3的生成效率越低;尿素溶液温度对喷雾形态及NH3的转化影响不大;喷嘴安装角增大利于喷雾液滴蒸发和热解。     

曲轴箱通风系统机油消耗试验与改进设计

对某型车用直列4缸柴油机开展了机油消耗、窜气和曲轴箱压力试验研究,试验结果表明该发动机在低负荷低转速工况下燃油消耗与机油消耗的比值(机燃比)不满足设计要求,随着转速和负荷的提高,总机油消耗量呈增加趋势,曲轴箱通风(PCV)系统所占总机油消耗比例较高,各工况点平均值约为10%。借助CFD仿真手段对原油气分离器及改进方案进行了对比分析,得知原结构油气分离效率较低,改进方案分离效率大幅提高。验证试验表明,3种对比工况下改进方案窜气特性和曲轴箱压力均满足设计要求,PCV系统机油消耗均大幅度下降,说明改进方案合理可行。     

某高强化柴油机进气道的设计开发

以未简化的某柴油机进气道为研究对象,使用三维流动力学软件完成了气道稳流试验台中气道-气缸流动的三维数值模拟计算,模拟计算的流场显示出了在气道试验台条件下空气流动过程的详细状况,气道性能评价参数(流通系数和涡流比)的流动计算结果与气道试验结果吻合较好.数值模拟精度表明,气道CFD计算可以为发动机开发中气道设计提供理论依据...     

基于SWIFT的汽车外流场三维仿真模拟计算

利用计算流体力学（CFD）方法,借助仿真模拟软件SWIFT对高速轿车外流场进行数值计算,得到轿车三维速度矢量分布图和纵向对称面内的压力系数分布图,并将计算结果与其他流行软件的计算结果进行对比,结果吻合较好。     

甲醇与汽油混合气形成的可视化试验与数值模拟

为了研究甲醇的喷雾碰壁及混合气形成特性,搭建了定容燃烧弹装置,对甲醇和汽油的喷雾特性进行了可视化研究,同时采集压力以分析喷雾碰壁飞溅后的蒸发及油膜蒸发特性,并对数值模拟中的喷雾模型进行了标定,在此基础上利用CFD软件在某一进气道喷射发动机燃烧系统模型上分别对甲醇和汽油混合气形成过程的喷雾碰壁,液滴、油膜的发展及混合气浓度分布进行了模拟分析和对比,为发动机燃用甲醇的性能变化及所需调整提供了理论依据。     

YZ4108ZLQ柴油机两种方案冷却水套的CFD分析

发动机冷却水套的CFD分析是目前发动机开发过程中必不可少的计算分析方法。利用三维实体造型软件PRO／E建立模型,利用FLUENT软件对YZ4108ZLQ柴油机二气门方案与四气门方案的冷却水套进行模拟分析,得到了两者整个冷却水套中流场、压力场,分析了两种方案各自的流动特点以及两者的差异。计算结果可为指导冷却系统结构改进提供帮助。     

某型柴油机进气歧管优化分析

利用CFD软件计算某四缸柴油机各个气缸EGR废气分布,利用Boost软件计算发动机一个工作循环的边界条件,提供给3D模型作为输入。在CFD软件中计算并得到各个气缸的EGR率和EGR质量流量相对误差,由于计算结果不满足评价标准,因此对进气歧管模型结构进行优化,并再次按照以上步骤进行CFD计算。结果证明：优化方案进气歧管EGR分布均匀性很好,满足评价要求。     

电喷汽油机可变进气系统的优化设计

利用发动机一维气体流动模拟程序，对某电喷汽油机进气系统的流动过程进行了模拟计算。对该汽油机采用的可变进气系统的歧管直径和长度、控制阀开关的切换转速等结构参数进行了优化设计。计算结果表明，与原机相比，经优化设计后系统的充气效率最大增加幅值大于11％，且改变了充气效率随转速的变化趋势。分析了配气正时对可变进气系统充气效率的影响。     

柴油机SCR系统混合器优化设计与仿真分析

针对国六轻型柴油机混合器存在的NH₃均匀性问题,通过计算流体力学(CFD)对SCR系统内NH₃分布进行仿真研究,设计NH₃分布测试试验对仿真模型进行验证,优化设计混合器结构,研究了不同混合器方案对流场结构、SCR前端面NH₃均匀性和系统背压的影响。结果显示:仿真模型计算的NH₃分布与试验分布趋势具有较强的一致性;优化后的混合器B2方案NH₃均匀性可以达到0.97,远高于原混合器的0.88,同时背压由22.3 kPa降低到19.2 kPa;混合器多孔板从加强气流扰动和增加微小尿素液滴碰壁两个方面提升NH₃的均匀性;B3方案作为对照表明,与混合器不适用的多孔板会导致NH₃均匀性降低。     

柴油机掺氢文丘里管的结构设计及优化

为了将由水解装置产生的氢气由进气总管处引入柴油机,设计了一套文丘里管装置,将压力较低的氢气（0．15 M Pa）自发地引入压力较高的进气总管（0．25 M Pa）内。为了优化该文丘里管的吸氢能力,并降低文丘里管装置对发动机进气的影响,同时确保文丘里管结构尺寸较小便于安装,采用CFD软件 FIRETM模拟了发动机实际工况下的文丘里管内气体流动情况,分析了分流流量、喉口管径、导流段管径、收缩角、扩压角、收缩圆角半径、扩压圆角半径等7个参数对氢气吸入能力的影响特征。结果表明：参数优化后文丘里管能够产生足够的低压,使水解的氢气顺利地吸入进气总管,同时不对发动机进气产生较大的流阻影响。