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。     

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     

车用发动机油气分离器的设计匹配

在分析发动机曲轴箱通风系统形式及几种油气分离器结构特点的基础上,确定了曲轴箱通风系统的设计方案:滤网油气过滤+旋风式油气分离器+PCV控制阀。在发动机机油量为标准值、最小值、最大值增加20%工况下,进行了全负荷曲轴箱通风试验。结果表明,所开发的曲轴箱通风系统在活塞窜气量增加1倍时,油气分离器和PCV控制阀之间无可见油流,曲轴箱漏气量和曲轴箱压力符合评价指标要求,提高了油气分离效率。     

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。     

结构参数对迷宫式油气分离器分离性能的影响北大核心

为研究结构因素对某新型6缸天然气气体机中迷宫式油气分离器分离性能的影响,设计了7组不同的结构组合方案,采用控制变量法对比分析结构参数变化对分离效率的影响,初步探索了对分离效率影响较大的结构参数。试验结果表明,改变粗滤孔板通孔数量、粗滤孔板与挡板间的距离对分离效率的影响要大于改变通孔直径的影响,其中通孔数量的变化对分离效率的影响最为明显。当粗滤孔数减少6个时,分离效率提高了11.6%;而精滤孔数减少4个时,分离效率提高了12.4%。考虑到精滤孔直径和变化数量均小于粗滤孔这一因素,却能实现比粗滤孔更高的分离效率提升幅度,说明精滤孔的数量变化对分离效率的影响要比粗滤孔的大。在精滤孔板处,对微小直径油滴的有效分离成为影响分离效率的关键。     

BFM2012型柴油机曲轴箱通风系统油气分离器改进

为了改善油气分离效率,降低机油携出量,并维持合理的曲轴箱压力,以BFM2012型柴油机为研究对象,提出了在发动机预分离之后连接一个弥散式油气分离器的新方案,并将新油气分离器与原离心式油气分离器做了对比试验研究.试验结果表明,配备弥散式油气分离器后,活塞漏气量下降1～3 L/min,曲轴箱压力升高40Pa,油气分离效率由原来的53％提高到79％～95％,且不影响加机油的周期,但曲轴箱通风系统阻力增加较明显.     

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。     

4G15D缸内直喷发动机油气分离模拟分析及试验验证

某4G15D缸内直喷发动机由于在缸盖罩位置布置高压油泵,导致气缸盖罩油气分离部分空间被占用,需要重新设计该款缸内直喷发动机油气分离结构型式。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,采用离散模型模拟油滴粒子喷射,假定油滴粒子与壁面碰撞后即被捕捉,进而得出不同直径油滴的油气分离效率,根据仿真分析结果选择最优化设计方案;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。结果表明,采用CFD软件模拟计算方法能够计算出油气分离器油气分离效率,获得的结果反映了流动本质。在模拟分析过程中,油滴直径设定在1～15μm范围内时,根据所需要的油气分离效率优化设计油气分离结构,满足了最终产品要求。同时,在计算分析准确的前提下,提出了相应试验验证方法。     

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。     

曲轴箱通风系统油气分离器性能试验研究

对某增压汽油发动机曲轴箱通风系统原理进行了阐述,进行了漏气流量、新鲜空气补充量、机油携带量、机油消耗试验。概括性地介绍了台架测量油气分离器机油携带量的方法,测量了在不同漏气流量、油气分离器精分离小孔数量下油气分离器的机油携带量水平差异。同时,在油气分离器机油携带量试验过程中发现,油气分离器精分离回油通道上回油单向阀的反向截止功能是否可靠将直接影响油气分离器机油携带量试验的成败。油气分离器机油携带量试验结果表明,匹配所设计的油气分离器,在单双倍活塞漏气流量情况下,油气分离器的机油携带量水平满足设计目标要求。当油气分离器精分离小孔数量为4时,油气分离器具有更优的机油携带量水平。     

测量模块对柴油机缸体上水孔流量测量的影响研究

柴油机缸体上水孔流量测量时,由涡轮流量计和测量板组成的测量模块会对冷却水流动产生压力损失,从而影响上水孔流量测量结果的准确性,为研究测量模块对缸体上水孔流量测量的影响,本文中进行了试验和仿真研究。首先采用涡轮流量计和某一测量板结构对缸体上水孔进行流量测量试验;接着采用数值方法对冷却系统流动开展三维仿真。经对比分析,发现上述测量模块对上水孔流量测量结果的影响较大,最大相对误差超过25%。在此基础上,对测量模块中涡轮流量计的内径和长度、测量板水孔结构、水孔深度和出水孔径的影响进行了分析,得到优化匹配的测量模块,即内径为15 mm和长度为55 mm的涡轮流量计匹配水孔深度为20 mm、出水孔径为15 mm和圆柱形水孔结构的测量板。结果表明:改进后的测量模块有效地提高了测量结果的准确性,最大相对误差只有3.60%。     

车用柴油机微粒捕集器捕集特性模拟计算与分析

建立了柴油机微粒捕集器压力损失的2D数学模型,结合过滤理论,对洁净的壁流式蜂窝陶瓷过滤体的过滤效率和压力损失进行了数值模拟和试验分析。结果表明,数学模型较为准确地反映了实际情况,数值模拟结果对柴油机微粒捕集器的优化设计有参考价值。     

汽油机涡轮增压器窜气量影响因素的研究

通过分析现存几种增压器窜气的测量方法,在此基础上建立和完善一套汽油机整机台架增压器窜气量试验方法,并在某涡轮增压汽油机上研究了涡前压力、涡后压力、中冷前压、进油温度、进油压力对窜气量的影响,分析了发动机万有特性下增压器窜气量的变化和分布规律。     

某发动机油气分离器布置方案优选研究

文章针对某款发动机的两种不同布置方式的油气分离器方案应用STAR CD软件进行模型的压力损失和速度场分析,并进行发动机台架进行曲轴箱压力和油气分离效率的对比分析。分析结果和试验结果同时证明,两种方案的压力损失和速度场相近,分离效果均满足设计要求;但相比较而言,方案二更高的压力损换来了更好的油气分离效果。     

基于响应曲面法的DPF捕集性能多目标优化

以提高整体捕集性能为目的开展柴油机颗粒捕集器(DPF)结构参数多目标优化设计，利用GT-Power建立DPF捕集模型，通过发动机台架试验验证了仿真模型的可靠性。以最大压降和初始过滤效率为优化目标，以孔隙率、孔直径、壁厚、过滤体长度和直径5个结构参数为优化变量，基于Box-Behnken试验设计方法构建了DPF捕集性能二阶响应面模型，通过三维响应面图对结构参数显著性与交互作用进行仿真分析，采用满意度函数法进行多目标参数优化。结果表明，孔直径对最大压降的影响较小，较小的孔隙率与壁厚、较大的过滤体直径有利于降低DPF最大压降，而适当增大过滤体直径与壁厚可提升DPF初始捕集效率。协同优化后的DPF压降较优化前下降51.34%,优化后的DPF初始过滤效率趋近于100%。     

A Study on the Right Moment for the Regeneration of Diesel Particulate Filter

提出了确定柴油机颗粒捕集器再生时机的主要原则,同时比较了不同的再生时机判断方法的特点,对过滤体的压力损失进行了数值模拟和试验研究.基于过滤体压力损失模型,根据排气流量、温度和背压计算颗粒沉积量,提出了新的再生时机判断方法.研究表明,在不考虑具体再生控制策略的前提下,堇青石过滤体的累积颗粒物的限值为4g/L,而SiC过滤体为8g/L.     

泡沫陶瓷过滤器微粒捕集特性分析

根据柴油机排气微粒过滤的试验结果，对泡沫陶瓷过滤体的过滤机理及特性进行了论述，对泡沫陶瓷过滤体的过滤效率和排气背压有较大影响的几种主要因素进行了分析，为柴油机排气微粒后处理系统的优化设计提供基础。     

基于多维拟合和最优化决策的泡沫金属过滤体设计

分析了在泡沫金属基柴油机微粒过滤器的设计中,泡沫金属过滤体的横截面积、厚度、平均孔径等因素对过滤器的过滤效率和排气背压的决定性作用,采用多维拟合法找出了各因素对排气特性总的影响规律,采用最优化决策有效减少试验次数,从而找出最佳的设计方案。试验表明,当过滤体的横截面积为150 cm2,厚度为100 mm,孔径为1.5 mm时,过滤效率达到86.4%,排气背压低于0.2 kPa,此时系统过滤性能最为理想。     

康明斯6BT柴油机窜气问题的研究

介绍了窜气对柴油机性能的不利影响,通过活塞环密封系统的动力学分析,阐述发动机窜气产生的内在机理,并给出了计算发动机窜气量的公式。     

现代汽车柴油机柴油滤清器系统的研究

不同磨粒粒度对现代汽车柴油机供油系统泵喷嘴柱塞偶件磨损的试验研究结果，提出对现代汽车柴油机柴油滤清器的要求：必须将保证必要的过滤精度、防止精密偶件的磨损放在第一位，并提出其绝对过滤精度应小于3μm。基于高精度滤纸对柴油机柴油滤清器使用寿命和水对高精度柴油滤清器使用寿命影响的试验研究，提出现代汽车柴油机的柴油滤清系统应采用两级过滤，第一级应由油水分离器和柴油粗滤器组成，第二级应由高精度的滤纸承担柴油精滤的任务，以满足绝对过滤精度小于3μm的要求。