汽油机进气道及缸内气体流动试验研究与数值模拟

利用中国第一汽车集团公司技术中心自行研制开发的滚流试验台,采用AVL气道流通特性评价法则测量了某汽油机进气道的滚流比和流量系数.应用计算流体力学仿真软件STAR-CD,采用有限容积法对该汽油机进气过程进行了数值模拟计算.模拟结果与试验结果吻合较好,因此在模拟分析的基础上提出了改进措施.模拟结果表明,加装合适的副气道可达到提高滚流强度而不损失流量系数的目的.     

高热效率混合动力自然吸气汽油机提高进气道流通能力方法研究

开发了一款用于混合动力的2.0L直列四缸自然吸气(NA)汽油机,采用高速燃烧技术实现更高的动力性和热效率。对于采用EGR技术的自然吸气汽油机来说,如何平衡更多进气充量的同时尽可能提高缸内湍流强度成为实现快速燃烧的关键因素。为了提高进气流通能力,借助CFD模拟仿真技术,针对进气道流通截面面积变化、气道关键结构尺寸控制、缸盖燃烧室结构等影响流通能力的因素进行规律性研究和优化设计。研究结果显示通过优化气道截面面积、气道气流走向及缸盖燃烧室结构可显著提高进气道流通能力,同时也实现了更高的滚流强度。     

柴油机组合进气道布置位置优化研究

针对某型柴油机切向/螺旋组合进气道进气系统进行了稳态流场的数值模拟,分析了组合气道的流动特性,为进气道位置优化提供了依据;在不改变原机气道形状的基础上,通过稳流试验确定了最终进气道位置的优化方案,证实了流动数值模拟在气道优化中的指导作用。     

4气门直喷柴油机进气流动和缸内流场的研究

在一款4气门高速直喷柴油机上,采用稳态试验和数值模拟对螺旋气道、切向气道和组合气道的流动特性进行了研究。提出了两个进气道组合时流动干涉的分析方法,并利用数值模拟方法,进一步探讨了进气流动对缸内流场的影响规律。结果表明:采用组合进气道可使进气流通面积增加约一半,从而使充气效率提高约1/4;另外,组合气道的进气流动存在相互干涉,这种干涉作用对流量系数影响不大,但对缸内的涡流运动却有较大影响。     

3气门摩托车汽油机进气流动特性模拟

应用CFD对具有两个进气道的某3气门125 mL单缸汽油机气道内流场进行了数值模拟,在气缸横切面速度分布图上发现两个进气门的下方会形成两个尺度较大的横向空气流动漩涡;同时在纵切面速度分布图上发现明显的纵向气流漩涡流动,获得了不同升程下的进气流量系数;并将计算结果与试验结果进行了对比分析。结果表明,所选模型和计算方法正确,可以利用数值模拟计算代替试验测试得到进气门流量系数。     

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。     

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。     

4气门柴油机进气道布置及气体流动CFD模拟

不同的发动机气道组合对进气流量和进气涡流有重要的影响。研究了YZ4102 4气门柴油机螺旋气道和切向气道的布置方案,并对气道—气门—气缸系统中的气体流动进行了三维数值模拟,得到了螺旋进气道单开和两进气道全开状态下气道内部详细的速度场和湍动能等信息,为气道结构优化提供了理论依据。     

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.     

自然吸气缸内直喷汽油机气流运动的模拟分析

对一台自然吸气直喷汽油机考察了进气道的性能,模拟进气及压缩过程的气流运动,比较进气道与不同燃烧室匹配的效果。结果显示,在高流量系数、中等滚流比进气道的配合下,平顶活塞燃烧室在进气过程中形成的滚流更强,利于在进气初期喷油的均质燃烧;斜坑活塞燃烧室在压缩后期形成的滚流更强,利于在压缩过程喷油的分层燃烧。     

进气压力对汽油混氢发动机性能影响的研究

在1台加装了电控氢气喷射系统的4缸汽油机上,研究了进气压力对混氢汽油机燃烧与排放性能的影响。试验结果表明:随着进气压力的增加,混氢前后发动机平均指示有效压力与指示热效率均有所升高;相同进气道压力条件下,混氢后发动机热效率有所提高,但进气压力较高时混氢后发动机平均指示有效压力有所降低;发动机HC与CO排放随进气道压力的增加而逐渐降低,但NOx排放随进气压力的增加而升高;相同进气压力条件下,进气混氢有利于改善发动机HC与CO排放。     

五气门气道喷射发动机实施稀混合气燃烧的一种新解决方案

本文提出一种改善五气门电控气道喷射汽油机稀薄燃烧的新方案－组合喷射稀薄燃烧，并对影响稀燃性能和排放的因素进行了试验研究。试验结果表明，两个喷油器的喷油量和喷油定时对油耗和 明显的影响。采用组合喷射稀薄混合气燃烧与采用单进气道喷射相比，在部分负荷时的排放和油耗都有明显的改善。     

小缸径直喷式柴油机螺旋进气道的设计

主要探讨小缸径（75mm－120mm）直喷式柴油机螺旋进气通的设计思路，并在大量经验数据的基础上，剖析了螺旋进气道的各种参数对其气道品质的影响，归纳出螺旋进气道结构参数规律。     

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。     

V8汽油机进气系统的研究

本文介绍了在稳定气流试验台上对汽油机进气系统研究的结果,经过试验和改进,轿车用V8汽油机进气道的流量系数达到O.608,较原设计的C型发动机进气道提高了41.7%。经过发动机台架试验,第一轮试制的A型发动机最大功率达到274马力,升功率为41.6马力/升,最低比油耗为213克/马力小时。本文曾在1978年汽车学会第二届年会上宣读。参加试验的还有丁相林,周永尧,荆永刚,王志强等同志。     

内燃机组合进气道进气系统的数值模拟

采用分块粘接的网格生成技术,利用求解Poisson方程生成螺旋气道和切向气道相组合的进气系统以及缸内的三维贴体网格。用任意拉格朗日—欧拉(ALE)法对该组合进气系统进行了稳态流场的数值模拟。分析了组合进气道内的气体流动特性,为理解组合气道结构形状对进气流动的影响提供了有力的依据。     

双气门汽油机进气道气体运动特性

通过模拟计算可以在较短的时间内获得关于气缸内气体流动的详细信息,为进一步分析气道内流场及各种参数提供参考,降低新产品开发和试验周期。文章利用Fluent软件对二气门汽油机进气道的气流运动进行了三维数值模拟计算和试验分析,结果表明发动机缸内的滚流很弱,在进气门下方形成一个＂混合死角＂,不利于油气的混合,流量系数的模拟值与试验结果较接近。指出CFD技术在发动机气道气体流动的模拟中具有较高精度,可为分析气道内流场的分布及气道的改进提供可靠依据。     

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。     

现代缸内直喷式汽油机（三）

1．3．燃油喷射方面的基本要求和特点 汽油机的缸内直接喷射方式对燃油喷射系统的要求肯定要明显高于进气道喷射方式，因为前者不仅要实现高负荷时在进气行程期间的喷射，而且还要满足部分负荷时在压缩行程后期即活塞接近上止点时的喷射要求，因此其喷油压力要明显高于进气道喷射方式，需达到5～12MPa。     

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...