可变气门升程与正时对直喷汽油机缸内流动特性的影响

利用CFD三维数值模拟软件模拟了1台缸内直喷汽油机的进气及压缩过程,分析比较了不同最大气门升程及进气正时下缸内流场的变化规律。结果表明:减小最大气门升程可以使进气行程中缸内气体的速度及湍动能显著增加,但在压缩末期的滚流比要略小;在小气门升程下,进气门早开或者晚开都会使得进气过程的湍动能显著增加,在距上止点5mm,10 mm,15 mm的3个横截面上,早开和晚开进气门会使最大平均湍动能分别增加28.29%和43.47%,20.7%和40.81%,23.07%和49.58%,但在压缩后期间,进气门早开或者晚开时对缸内的平均湍动能影响不大;在小气门升程下,进气门的开启时间对压缩末期湍动能的分布有较大的影响,早开或者晚开进气门会使缸内的湍动能趋于一致。     

排气道EGR策略对CAI燃烧过程影响的模拟研究

通过一维流体动力学软件GT-Power与化学动力学软件CHEMKIN联合模拟发动机循环,建立乙醇燃料排气道EGR模型,研究了发动机CAI燃烧的控制因素。分析了排气道EGR策略中的排气门晚关、进气门晚开和进气门开启时刻与排气门关闭时刻同时变化3种配气定时方案对EGR率的影响。由模拟计算可知排气道EGR策略对发动机缸内的换气过程、燃烧过程有强烈的影响。模拟结果表明:随着排气门逐渐晚关,EGR率增大,进气门关闭时刻缸内温度升高;进气门晚开策略中,EGR率受进气回流的影响较大;排气门晚关、进气门晚开同时变化策略扩大了CAI燃烧的EGR率范围;适当的EGR率有利于CAI燃烧的实现,EGR率过低或过高将导致失火和爆震,在不同的转速下EGR率的分布也不相同。     

控制进气门闭合时间对燃烧的影响及改进

进气门提前闭合时，影响燃烧的各种因素包括：ａ．气缸中气体温度与压力；ｂ．有效压缩比；ｃ．废气再循环；ｄ．残余废气；ｅ．其它因素。进气门提前闭合时气体运动减弱是引起燃烧时间延长的一个原因，通过电加热器和热进气空气可提高缸内气体温度和压力。另外，通过控制排气门的闭合时间来提高残余废气系数的方法，对提高气缸气体温度更为有效。     

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。     

可变进气正时降低汽油机冷起动排放的研究

对一款可变进气正时的发动机进行冷起动性能测试,研究了进气门开启时刻对冷起动过程排放的影响.结果表明,推迟进气门的开启时刻(负进气提前角)有利于冷起动阶段HC、CO排放量的降低,且进气相位为362.5°和372.5°的HC和CO排放量较其他角度略低.简述了推迟进气门开启时刻可以降低排放物的主要原因.     

基于废气重吸策略的柴油机IEGR排气副凸轮仿真设计

本文中以某6缸增压柴油机为对象,对驱使排气门二次开启的排气副凸轮进行仿真设计,以实现基于废气重吸策略的柴油机内部废气再循环.首先建立目标机型的GT-Power仿真模型,对排气管内压力波进行仿真,确定排气门再次开启的时刻和持续时间等凸轮设计的边界条件;在此基础上设计了不同升程、持续角的10种凸轮型线,通过仿真寻找出凸轮相位、持续角和升程等设计参数对柴油机动力经济性能和EGR率的影响规律;最终给出排气副凸轮相位、升程和持续角等参数的合理选择范围.     

进气道喷水对汽油机燃烧特性影响的三维数值模拟

采用计算流体动力学(CFD)软件对1台缸内直喷汽油机在转速5500r/min、平均有效压力(BMEP)约为2MPa的工况下建立了缸内直喷汽油、进气道喷水的双喷射发动机三维性能仿真模型。研究了不同喷水比例和点火时刻下的缸内油气混合和燃烧特性的结果,评估了进气道喷水对于提高发动机效率的潜力。研究结果表明,进气门开启初期液态水蒸发较快。随着喷水比例的提高,过量空气系数增大,缸内温度和过量空气系数的均匀性均得以优化。相对于不喷水状态,进气道喷水能够有效降低缸内温度。在BMEP相近时,相对于不喷水状态,进气道喷水的指示热效率有所增加。进气道喷水可以降低火焰传播速度,需提前点火时刻来维持燃烧相位。     

带EGR的两段式VVL发动机点火策略仿真分析

基于GT-Power软件构建两段式可变气门升程发动机性能仿真模型,并对模型进行标定。燃烧模型及外特性计算结果与实测数据吻合,验证了模型的有效性。基于该仿真模型,分析采用大、小两种不同进气门升程时点火提前角对发动机爆震、动力性、经济性及NOx排放特性的影响。无EGR时,使用小进气门升程时较大气门升程有更高的缸内峰值压力和最高缸内温度,更易爆震且NOx排放也更高;在各自爆震边界点火时,两者动力性及经济性相近;EGR增加后爆震趋势减弱。     

现代车用发动机可变气门正时和升程控制系统(一)--宝马"Valvetronic"、保时捷"Vario·Cum·plus"和本田"Nonthrottling"

发动机进、排气门是保证发动机工作性能可靠性、耐久性的重要零件,是专门对发动机充量交换过程的控制,其特性参数主要是三个:气门开启相位、气门开启持续角度(即气门保持升起持续的曲轴转角)和气门升程。这三个特性参数对发动机性能、油耗和排放有重要影响。通常将气门开启相位和气门开启持续角度称为气门正时。随着发动机负荷和转角的改变,这三个特性参数(特别是进气门开启相位和开启持续角度)的最佳选择是根本不同的。 在传统的发动机中,由于这二个特性参数在运行过程中不能改变。过去往     

非同步排气门正时对GDI汽油机缸内流场和工作性能的影响

利用三维CFD软件建立了某1.5T缸内直喷汽油机的模型,分析比较了在2 000 r/min全负荷时非同步排气门正时策略下缸内流场、燃油雾化和燃烧过程变化的规律。结果表明:采用非同步排气门正时,缸内流场与原机有明显不同。湍流动能呈现"三峰"变化,缸内的平均湍流动能均大于原机(排气门1提前20°开启时变化最大);相比原机,缸内气体的平均流速有所增加,提高了燃油蒸发速率,上止点时缸内混合气更加均匀,但也会使得缸内的残余废气质量增大。排气门1提前20°开启时,缸内的燃烧速度比原机略快,缸内最高燃烧压力增加了0.3 MPa,但温度比原机略低,因此氮氧化物的排放低于原机,CO与原机持平。排气门1延迟20°开启效果不明显。综合考虑,排气门1提前20°开启能提升原机的动力性和排放性能。     

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。     

电液驱动可变气门机构性能试验及应用

基于电液驱动可变气门机构,设计了负气门重叠配气策略,并研究了其对汽油压缩着火(GCI)燃烧性能的影响。通过研究电磁阀输入信号对气门正时的影响,发现气门正时随电磁阀输入信号线性变化,在此基础上设计了负气门重叠控制策略。进一步地,在发动机着火状态下,验证气门升程曲线的可重复性,结果表明排气门升程波动比进气门略大,其最大波动幅值为0.2 mm,最大标准差为0.056 mm,重复性较好,满足使用要求。同时,随着气门开启持续期的减小,气门升程出现小幅降低。在上述基础上,研究了进、排气门正时对GCI燃烧性能的影响,其中排气门关闭时刻对内部EGR率的改变影响较大,对GCI燃烧性能的影响占主导作用。     

Effect of intake valve swirl on fuel-gas mixing and subsequent combustion in a CAI engine

A fully three-dimensional model was used to investigate the optimal value for intake valve lift in a CAI engine. Uniform mixing in the engine is a key parameter that affects the auto-ignition reliability and thermal efficiency. The method of intake of the air supply often determines the uniformity (or quality) of the fuel-air mixture. In this paper, four strategies were applied for controlling the swirl intensity of intake air. The variation of the intake valve lift induces different swirling and tumbling intensities. Both experimental data and 1D WAVE software (Ricardo, Co.) were coupled with the 3D model to provide pressure and temperature boundary conditions. The initial condition of the EGR mass fraction was also provided by the 1D model. The benchmark scenario (Case 1) was considered as a valve lift with 2 mm for all intake valves. We found that an intake valve lift of 6 mm with the other intake valve closed (i.e., Case 5) yielded the largest swirling (helical motion in the axial direction) and tumbling, which in turn rendered optimal fuel-gas mixing. We also found that fuel distribution affected the auto-ignition sites (or spot). The better the mixing, the greater the gas temperature and combustion efficiency achieved, as seen in Case 5. The NOx level, however, was increased due to the gas temperature. The optimal operating condition is selected from the viewpoints of environmental protection and combustion efficiency.     

气门开启过程对压缩终了缸内涡流运动的影响

首先采用进气道稳流试验和数值模拟方法对两款柴油机进气道的稳态流动进行研究对比,然后利用Converge软件对两款柴油机在标定工况下的进气和压缩过程进行了瞬态数值模拟研究,并对该过程中各个时刻的缸内和燃烧室内涡流运动通过无量纲参数瞬态涡流比来进行分析。结果表明,柴油机实际工作过程中进气道在气门小开度及中等开度下形成涡流的能力对压缩终了时燃烧室内的涡流强弱有很大影响。现有的稳态评价方法不足以体现这一特征,稳态评价方法有待改进。     

气道稳流试验的变压差试验分析

用变压差试验方法测量了6108发动机缸盖进气道的流动特性。试验全过程不需要随时调节模拟气缸内的压差为恒定值。确定气门最大升程时模拟气缸内的初始压差后，就可采集试验中的流量和涡流转速等参数。随着气门升程变小，模拟缸内的压差自由增大。试验结果与恒压差试验相同，同样可以得到Ricardo和FEV计算方法的平均流量系数和涡流比。测量精度符合要求，操作程序简单可靠，易于实现气道稳流试验的全自动化。     

火花塞对汽油机缸内湍流的影响

针对4种不同火花塞,利用三维模拟软件建立了缸内直喷汽油机的仿真计算模型,在2 000r/min冷态情况下,对缸内湍流进行了计算,得到发动机在进气冲程、压缩冲程、点火时刻气缸内及火花塞附近的流场,评价了缸内速度场、湍动能参数。结果表明:在进气初期,火花塞对周围湍动能和缸内速度场影响最大,决定了缸内初期涡团的形成以及此后缸内湍流的发展变化;随着进气门的关闭和气缸容积的增大,火花塞对缸内湍流的影响越来越小;直至活塞靠近上止点,火花塞对局部流场的影响再一次显现。采用恰当的火花塞结构,使点火位置气流处于低速且具有足够湍流强度,对点火的稳定性和火焰的传播具有深远的影响。     

浅析摩托车CG发动机双凸轮的应用

基于原凸轮轴下置式配气机构,把原单凸轮分开为进、排气双凸轮。采用现有的CB机型气门升程曲线重新设计CG机型进、排气凸轮和气门配气相位,并对新设计凸轮进行了运动学和动力学计算分析,保证新设计的双凸轮配气机构具有良好的可靠性。     

Influential factors for HLA pump up in a roller finger follower engine

In an HLA (hydraulic lash adjuster) piston engine, “pump up” can occur when a valve is opened by the HLA when it should be closed. HLA pump up is more frequently encountered with exhaust valves than with intake valves. When HLA pump up in occurs in the exhaust valve, exhaust gas from the exhaust manifold enters the cylinder on the intake stroke, and fresh air-fuel mixture exits through the exhaust manifold on the compression stroke and is burned in the catalyst, causing partial burning, misfire, catalyst melting and power drop. HLA pump up occurs when the force on the valve from the HLA is higher than the force on the HLA from the valve. HLA pump up is related to design parameters, such as oil pressure, rocker ratio, spring load, spring surge, and both intake and exhaust valve timing. In this study, valve lift and load on a roller finger follower were measured at varying engine firing conditions to evaluate HLA pump up. The results indicated that effective measures to reduce HLA pump up include a higher rocker ratio, a lower oil supply pressure to the HLA, a higher spring installation load and a lower spring surge.