可变进气滚流技术对增压直喷发动机油耗及排放影响的研究

在长安一款1.5L缸内直喷涡轮增压发动机上进行了可变进气滚流技术的仿真和试验研究。研究主要聚焦于催化剂起燃工况,同时也关注了稳态部分负荷工况的燃油消耗,分析了几种不同的可变进气滚流方案在催化器起燃工况对滚流比和湍动能的影响和在部分负荷工况对油气混合质量和燃烧室表面湿壁量的影响。最后通过优化电喷参数,获得在催化器起燃和部分负荷稳态工况最优的方案。试验结果表明,采用可变进气滚流技术能提高燃烧稳定性,降低发动机油耗和排放。     

基于无凸轮式进气型线的发动机进气性能研究

建立某增压CNG发动机仿真模型,验证模型的准确性。设计了进气晚关角为0°的无凸轮式进气型线并使节气门全开,模拟分析了转速1 600 r/min、进气管压力120 kPa时,无凸轮式进气型线对该发动机进气性能的影响,并与原机进行对比。结果表明:该工况下,采用无凸轮式进气型线,进气门在下止点关闭时,能够有效防止进气回流,发动机充量系数相比原机提高1.70%,指示功率相比原机提高1.29%,燃油消耗率相比原机降低2.88%,由进气过程进气道及缸内速度场切片和一维仿真数据可知,循环进气量提高1.45%,进气更为充分;进气压力与转速升高时,无凸轮式进气型线对应的最佳进气晚关角也应增大。     

点火时刻对缸内直喷汽油机燃烧过程影响的研究

利用计算流体力学(CFD)仿真技术,建立了某分层稀薄燃烧缸内直喷汽油机(GDI)的计算模型.研究了点火时刻对该GDI发动机缸内燃烧过程影响的变化规律.结果表明,随着点火推迟,缸内最高燃烧压力降低,缸内温度先升高后降低,CO的排放逐渐降低;而随着点火时刻提前,最大放热率峰值先增加后减小.     

米勒循环对增压直喷汽油机燃烧性能影响的模拟研究

米勒循环通过改变配气策略实现膨胀比大于实际压缩比的效果,从而提高发动机的热效率并降低燃油消耗率,因此被认为是改善小型GDI发动机燃油经济性的重要途径之一.然而,关于米勒循环对汽油机燃烧性能影响的微观机制并不明确,因此利用一维仿真软件GT-POWER和三维CFD软件CONVERGE,针对不同米勒循环策略对GDI发动机的进气以及缸内燃烧过程的影响进行了数值模拟研究.结果表明:在中低转速时,进气门早关策略在改善发动机燃油经济性方面要优于进气门晚关策略,同时不会对扭矩造成太大的负面影响;而进气门晚关能够显著提高燃烧过程中的缸内湍动能,增强油气混合过程.此外,在着火后,进气门晚关的缸内整体温度比进气门早关的低,同时高温区域较小,因此在抑制发动机爆震方面的能力要优于进气门早关策略.     

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.     

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。     

换气与压缩过程对汽油机燃烧特性的影响研究

针对增压气道喷射汽油机进行了发动机换气与压缩过程对燃烧特性的影响研究,对比了两种状态下的气门升程与配气正时,基于发动机试验台架测试数据,重点分析了发动机动力性、经济性和燃烧特性。试验数据表明了配气相位的改变对燃烧有较大的影响,可使燃烧效率大幅度提高,爆震倾向减小。同时基于AVL-fire软件进行发动机进气与压缩过程三维CFD分析,分析结果表明:对燃烧特性的影响不能仅靠瞬态滚流比和缸内平均湍动能进行判断,真正影响燃烧的是火花塞附近湍动能的变化,即发动机换气与压缩过程对燃烧特性的影响来自压缩上止点火花塞附近的湍动能。     

进气道滚流比对发动机充气模型精度影响的试验研究

进气道结构是决定发动机缸内气体滚流强度的主要因素。针对一款直列四缸1.2 L增压直喷、DVVT汽油机,通过试验的方法,研究了发动机不同转速、负荷工况下,进气道滚流比参数对发动机进气状态和燃烧过程的影响,并对比了不同滚流比情况下的汽油机充气模型精度。研究结果表明,进气道滚流比对发动机的进气状态有显著影响。针对相同的ECU标定数据,滚流比的改变会造成充气模型精度较为明显的偏差。     

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。     

缸内直喷汽油机技术发展趋势分析

介绍了缸内直喷(GDI)发动机技术发展过程及现状。对比分析了GDI发动机与气门口喷射(PFI)发动机的性能特点,GDI发动机相对于成熟的PFI发动机仍具有较多优势。分析了GDI发动机技术发展面临的主要问题,可以看出,排放、燃烧稳定性等方面的问题限制了分层稀燃GDI发动机普遍应用。探讨了GDI发动机燃烧系统特点及发展趋势,阐述了过量空气系数a=1的GDI均质混合燃烧方式、分层充气或均质(a=1)充气的涡轮增压技术、优化燃烧系统扩大分层稀燃区域、实现GDI发动机的HCCI燃烧等4个GDI发动机技术发展方向。     

发动机进气及压缩过程工质运动强度度量的研究

结合某4气门汽油机进气系统CFD算例及国外相关研究进展,分析了应用涡流比和滚流比作为发动机工质运动强度的度量的不足之处。提出对于稳态CFD分析,可应用流经气门最小流通截面的单位质量工质动能流量与单位质量湍动能流量来评价宏观和微观的工质运动强度,对于进气及压缩过程的瞬态CFD分析,可应用缸内单位质量工质的动能与湍动能来评价宏观和微观的工质运动强度,并探讨了两者在进气及压缩过程的变化规律。     

进气道对增压汽油机流动特性及性能的影响

基于某款增压发动机,通过C FD软件对不同进气道的进气组织及燃烧过程进行模拟计算,并分析了气道对发动机着火特性和燃烧参数的影响。研究结果表明：减小气道拐角半径 R或进气门直径,均可提高发动机滚流比和湍流强度;火花塞处较低的湍动能强度不利于火焰中心的形成;湍动能较强区域位于燃烧室中间区域更有利于点火之后火焰向四周迅速传播,优化了发动机的燃烧过程。     

某型汽油机进气道流动数值分析

为了得到某型汽油机进气道的流量系数和滚流比,验证模拟计算与试验测量的准确度,文章利用AVL-FIRE软件对某汽油机进气道的气流运动进行CFD分析,并将模拟计算值与试验测量值进行比较。通过模拟计算,得到了各模拟工况下的流量系数和滚流比。结果表明:该汽油机最大气门升程时进气道的流量系数在0.6左右。进气道内部形成了较明显的滚流。模拟计算可以较好地预测试验测量结果,可以用来指导进气道设计。     

Numerical analysis of homogeneous mixture formation for a direct injection liquid LPG engine

A method to form a homogeneous mixture using low pressure direct injection of liquid phase LPG, pent-roof combustion chamber, flat-top piston and center-located injector layout is presented. To validate the method, the mixture formation processes in the cylinder were investigated using the CFD code. The effect of different injection timing and engine loads on the mixture formation processes were researched. The simulated results showed that, the intake tumble for high load conditions or the inclined intake swirl for part load conditions would break into small-scale vortex (turbulence) near the end of compression stroke, which enhanced the homogeneous mixture formation. The results also showed that if the liquid phase LPG was injected at 60–80°CA ATDC in intake stroke even at different loads, the homogeneous mixture would be formed under any engine load conditions.     

Optimization of intake port design for SI engine

It is well known that in-cylinder flow is very important factor for the performance of SI engine. An appropriate in-cylinder flow pattern can enhance the turbulence intensity at spark time, therefore increasing the stability of combustion, reducing emission and improving fuel economy. In this paper, the effect of intake port design on in-cylinder flow is studied. It is found a vortex existed at the upper side of intake port of a production SI engine used in the study, during the intake stroke, which will reduce both tumble ratio and volumetric efficiency. A minor modification on intake port is made to eliminate the vortex and increase tumble ratio while keeping volumetric efficiency at the same level. It is demonstrated that the increase in tumble in the new design results in a 20 per cent increase in the fuel vaporization. In this study, both KIVA and STAR-CD are used to simulate the engine cold flow, as well as ICEM CFD and es-ice used as pre-processor respectively due to the complexity of engine geometry. Simulation results from KIVA and STAR-CD are compared and analyzed.     

基于一维、三维及耦合模型的汽油机进气系统优化

建立了基于一维计算流体动力学(CFD)进排气系统的某4缸4行程电喷汽油机工作过程循环数值模型,在验证模型精度的基础上,对发动机的歧管长度和配气相位进行了优化。通过一维CFD模型计算得到的进气系统优化结果,建立了进气歧管的三维稳态CFD模型,分析了歧管各支管的流动阻力和流动均匀性。最后将一维与三维进气歧管模型耦合建立汽油机工作过程循环数值模型,对该发动机工作过程中进气歧管内的动态流动进行了详细解析,分析了歧管长度和配气相位对流动的影响。     

电喷汽油机进气歧管的CAD/CFD设计

电喷汽油机的进气系统对整个发动机的动力性、经济性和排放特性有很大的影响，其中进气歧管的尺寸和结构形状是主要的影响因素，需要进行优化设计。文中用CAD／CFD对EQ49li电喷汽油机的进气歧管进行优化设计，并用试验对计算机模型进行验证，整个设计过程表明，所用CAD／CFD优化方法是一种有效的和切实可行的发动机进气系统设计方法。