燃油喷射压力对缸内直喷汽油机喷雾特性的影响

燃油喷射压力对混合气形成有直接影响,提高喷射压力可进一步降低直喷汽油机微粒排放。使用STAR-CD软件分别建立定容弹和发动机缸内喷雾计算模型,利用喷雾特性可视化试验进行喷雾模型有效性验证,其后分析了燃油喷射压力对喷雾贯穿距、索特平均直径等基本特性参数的影响,研究了燃油喷射压力对缸内混合气形成的影响。结果表明提高燃油喷射压力可有效促进燃油的雾化蒸发,加快混合气形成,提高混合气分布均匀性。     

多次喷射对增压直喷汽油机湿壁及碳烟排放影响的数值研究

使用CONVERGE软件对缸内流动、喷雾、混合气形成和燃烧过程进行了仿真研究,尤其对喷射策略的变化对燃油湿壁、混合气分布和碳烟排放的影响进行了详细分析。对比分析了二次喷射方案和三次喷射方案仿真结果,包括滚流比、湍动能、湿壁量、Lambda分布、火焰面发展、碳烟排放等。结果表明:在发动机2 000 r/min,BMEP=0.8 MPa工况下,三次喷射与二次喷射相比,其混合气形成过程更为合理,点火时刻混合气质量较优,缸套湿壁量较高,活塞湿壁量较低,碳烟排放较低。     

转子发动机喷雾特性试验研究

利用定容弹、纹影仪以及高速相机等装置,就柴油转子发动机工况下的喷雾过程进行了试验研究,重点分析了喷雾环境背压和喷射压力对喷雾特性的影响。结果表明:在转子发动机喷雾过程中,喷雾扩散速度先快速增大后逐渐减小;喷雾锥角在初次雾化阶段内急剧减小,然后在二次雾化作用下保持相对稳定。喷雾环境背压的增大,有效减小了喷雾贯穿距离,增大了喷雾锥角,说明喷雾环境背压的增大对喷雾贯穿距离和锥角都有显著的影响,从而为转子发动机喷油正时的优化提供了试验数据支持;随着喷射压力提高,喷雾贯穿距离和喷雾锥角都增大,并且增大喷射压力加强了燃油的初次雾化和二次雾化,有利于提高转子发动机喷雾质量,为优化柴油转子发动机油气混合状态创造了条件。     

进气门关闭状态下喷油时刻对汽油机性能的影响

为了改善进气道喷射式发动机性能,采用台架试验和数值计算的方法对喷油时刻与进气道喷射式汽油机性能之间的关系进行了研究。研究结果表明：在进气门关闭状态下进行燃油喷射,发动机运行工况不同,喷油时刻对发动机性能的影响规律不同,小节气门开度时推迟喷油时刻会导致 HC 排放升高和发动机动力性下降,大节气门开度时喷油时刻的改变对发动机性能的影响可以忽略。通过数值计算分析发现该变化规律与附壁油膜挥发速率有直接关系,在小节气门开度条件下,附壁油膜无法完全挥发,会增加燃油以液态形式进入气缸的量,从而使发动机性能下降,而处于大节气门条件下,较高的机体温度使得附壁油膜挥发速率加快,降低液态燃油的量,从而改善发动机性能。因此,进气道喷射发动机可以在小节气门开度时采用两次燃油喷射方式提升发动机性能,而在大节气门开度下则无需考虑喷油时刻的影响。     

低污染柴油机用电装公司电控直列式喷油泵

为满足日趋严格的柴油机排放法规,提高燃油经济性,提高发动机输出功率以及降低噪声,电装公司探讨了对改善燃烧过程十分重要的燃油喷射雾化方面的一些方案,研究了为缩短喷油持续期而提高喷射压力与喷油率并同时提高控制精度的方法以及利用发动机和车辆工况反馈,采用电子控制系统实现优化控制。     

称重法燃油分配管总成试验台开发研究

电控多点喷射发动机在各种工况下进行工作时．要求燃油分配管总成提供的燃油以规定的流量通过各自的喷油器均匀地喷射到每一个气缸的气道中．燃油与空气混合后进入气缸．确保发动机正常工作。所以．燃油分配管总成向各个喷油器均匀分配燃油是其主要功能之一．对于新开发的燃油分配管总成，特别是分配管截面较小和形状复杂的燃油分配管．燃油分配均匀性试验是必不可少的。     

机械柴油喷射与电控共轨柴油喷射的差异比较

传统机械发动机的燃油喷射是依靠喷油泵压力的连续波动来实现的,这种喷射方式在经济性、动力性以及排放性上已经不能满足现代发动机的需要。共轨喷射发动机避免了传统燃油喷射发动机的缺点。本文从原理和系统结构上对传统机械燃油喷射发动机和共轨燃油喷射发动机的差异进行了比较和分析。     

2013年型Accord轿车用2.4 L直列4缸汽油机的开发

全新开发的2.4 L带智能可变气门正时及升程电控系统的4缸直喷汽油机是本田公司下一代机型,应用了带多孔高压喷油器的直喷系统,实现了低二氧化碳排放和高功率输出。对气缸盖进气道和燃烧室形状、喷油器喷雾形状,以及燃油喷射控制都进行了优化,以确保形成均质混合气,实现稳定、高效的燃烧。全新的发动机结构使摩擦也得到降低。新型发动机的功率和扭矩都增加10%,燃油耗则降低5%。配装新发动机的2013年型Accord轿车配合高效率无级变速器,以及改进后的底盘,使组合行驶工况燃油耗降低11%,并达到美国加州空气资源委员会排放法规中准零排放车级别的排放要求。此外,新结构的发动机减轻了质量,并通过优化气缸体刚度,使噪声-振动-平顺性性能优于旧机型。     

汽车发动机用摩擦学材料的技术动向

降低汽车发动机摩擦是改善发动机燃油经济性的主要措施之一,是降低CO_2排放的有效途径。介绍近年来马自达公司开展的摩擦学相关研究,以及发动机减少摩擦的开发思路,阐述了通过应用全新的表面处理方法来减少摩擦,包括采用的新技术和新工艺来优化气门机构、气缸内圆面、活塞组件和曲轴系统等,并评价了采用上述工艺和技术后降低摩擦损失的效果。     

燃油多次喷射控制策略对单缸柴油机燃烧与排放特性的影响

基于高压共轨系统对一台单缸柴油机采用燃油预喷射控制策略时的燃烧特性与排放特性变化规律进行了研究。在保持循环油量不变的前提下,通过控制每循环燃油的喷射次数、预喷油量、预喷与主喷的间隔角,对发动机缸内燃烧压力、放热规律、压力升高率及排放变化规律进行了分析。试验结果表明：当预喷油量小于5 mg/循环时,发动机能够在维持炭烟颗粒不增加的同时降低NO x的排放,同时发动机的压升率也较无预喷工况有所降低;多次喷射燃烧过程对燃油消耗率的影响较小,较无预喷工况略有上升,但通过对预喷角度、预喷油量及间隔角的合理匹配,能够实现对燃油消耗率的进一步优化。     

利用微凹状网纹处理降低气缸孔-活塞环间的摩擦

活塞环外侧圆周面与气缸孔工作表面之间的滑动摩擦力占发动机总摩擦力的25% ～50%，降低活塞环与气缸孔内圆面之间的摩擦可以明显改善燃油耗。从改善发动机燃油经济性出发，着重介绍日本活塞环有限公司为优化气缸内圆面进行微凹处理以降低气缸孔摩擦的新技术、新工艺的基本原理和具体应用方法，评价了上述技术措施对降低燃油耗及CO2 排放的效果。     

采用可控散射喷嘴的高响应柴油喷油器和闭环喷油控制实现稳定性燃烧的研究

共轨系统自1996年首次推出以来，柴油机性能已得到了显著提升。多年来，共轨技术持续发展，降低了发动机燃油消耗和排放，提高了驾驶性能。然而，为满足世界范围内持续严格的排放限值并提供性能更加优越的柴油车，还需进一步提升燃烧精确控制技术。通过精确控制喷油量并提高喷油压力，共轨喷油器可显著提升燃烧性能。此外，还需要更接近矩形的喷油规律、更短间隔期内稳定多次喷射的能力及喷雾形状控制来优化燃油混合。另外，在优化喷射和燃烧时，还需考虑世界范围内燃油品质的不同。分别阐述了两种能够实现以上目标的创新喷油器技术，第一种是第四代压电喷油器（G4P）及具有特殊孔状（可控散射喷雾（CDS））的新型喷孔设计，有助于提高燃烧性能。其优势是降低热损失，提高燃烧效率。第二种是通过闭环控制提高喷油量的精确性，实现稳定性燃烧。主要实现途径是基于内置在喷油器中的压力传感器检测实际的喷油速率和燃油特性。上述两个技术是提高发动机性能和针对世界范围内所用燃油品质的多样性以改善燃烧稳定性的关键技术。     

四缸汽油发动机停缸技术节油性能及能量分配特性研究

以某款四缸缸内直喷汽油发动机为研究对象,对停缸技术的节能机制进行了探讨,并分析了停止工作气缸气门的不同关闭时刻对发动机性能的影响。研究发现:当气门关闭时刻过早或过迟时,发动机的传热损失、泵气损失和摩擦损失均有所增加,压缩上止点前30°CA气门关闭时刻可使发动机获得较佳的燃油经济性改善效果,从而有效降低汽油机燃油消耗量;传热损失、泵气损失的降低分别是停缸技术节能的主、次要原因,但其会增加发动机摩擦损失和排气损失。     

基于内窥镜的汽油发动机喷水可视化研究

设计了高速内窥镜系统,对汽油发动机进气道内的水雾喷射过程进行了可视化研究。对比了两种喷水器布置、不同喷水时刻和不同喷水压力下的水雾喷射过程,并结合台架数据分析了这些因素对发动机燃油消耗率和NO_x排放的影响。结果表明,在3 000 r/min@1.4 MPa工况下,使用3∶10的水油质量比,发动机喷水后燃油消耗率降低约3%,NO_x排放降低约20%。喷水器结构和布置方案对喷水效果影响不大。喷水时刻影响水雾进入缸内蒸发冷却的过程,不同喷水时刻下发动机燃油消耗率略有差异,NO_x排放变化趋势与燃油消耗率相反。喷水压力影响水滴雾化和运动过程,高喷射压力下雾化变好,但会使水滴在进气道内提前蒸发,反而降低其对缸内的冷却效果,试验在0.8 MPa喷射压力下燃油消耗率最低,而NO_x排放随着喷射压力的升高逐步降低。     

基于缸内流动喷雾燃烧CFD仿真的直喷汽油机燃烧系统优化设计

对一款1.0L三缸增压直喷汽油机,建立了燃烧系统CFD仿真模型,并详细描述了换气、喷油器喷雾特性等边界条件的设置。分析了其额定功率点下的缸内瞬态流动、喷雾、混合气形成以及燃烧过程。原设计状态下,点火前缸内湍动能分布以及燃油浓度分布不够合理,火焰传播不对称,存在爆震风险。通过优化设计进气道及活塞冠面,缸内滚流运动及点火前湍动能提升,燃油浓度分布改善,燃烧速度加快约3°CA,同时由于omega涡流降低,排气侧湍动能改善,火焰均匀传播到气缸四周。最终的设计方案下,滚流、湍动能、火花塞周围流场、湿壁、燃油浓度分布以及火焰传播均能满足工程目标。在随后的单缸光学可视化发动机试验中,各工况下的混合气形成、湿壁及燃烧均能满足要求。     

轻型柴油机预混合低温燃烧和排放性能的试验研究

本文中对比分析了某四缸轻型车用柴油机喷射正时、废气再循环(EGR)率和喷射压力对燃烧过程和污染物排放的影响规律。结果表明:采用适时早喷或者晚喷策略均能延长滞燃期而改善可燃混合气的均匀性,以实现部分预混合燃烧,抑制碳烟排放。适时早喷策略相对晚喷策略更有利于降低碳烟排放,但将受到NO_x排放恶化的限制。引入EGR后,适时早喷不但可降低缸内燃烧温度抑制NO_x排放,还可有效解决因早喷带来的燃烧相位过早的问题,从而提高燃烧效率,改善燃油经济性,在高EGR率区域可兼顾有效燃油消耗率、NO_x和碳烟排放。而晚喷条件下,引入EGR后会进一步加重后燃现象,使有效燃油消耗率和碳烟排放有所恶化。随着喷射压力的提高,适时早喷时,燃烧放热过程变缓,瞬时放热率峰值和缸内平均温度降低,从而可同时降低NO_x和碳烟排放,而晚喷则相反,NO_x排放随着喷射压力的提高而有所上升。而不论适时早喷还是晚喷,有效燃油消耗率受喷射压力的影响很小。     

固体润滑薄膜材料在汽车零部件上的应用

固体润滑薄膜材料具有优异的摩擦学性能,可以有效降低相对运动摩擦副之间的摩擦磨损,是汽车节能减排技术的重要研究方向。对固体润滑薄膜尤其是DLC薄膜的摩擦学性能进行了介绍,研究了其在高压柴油喷射系统和发动机挺柱等零部件上的应用。台架试验结果表明,DLC薄膜可以有效降低发动机挺柱和柱塞等零部件表面的摩擦系数,减少供油和配气系统的摩擦损失,从而提高发动机的燃油经济性。     

美研制新型铝制柴油机

<正>美国研制出1.2 L铝制CIDI发动机。这种电喷、铝质、用双头螺栓装配的发动机(Diata),是一种多种燃料的清洁柴油机。 这种发动机采用了双头螺栓装配的新工艺,从而减少了零部件,降低了金属疲劳,而其独特的铸造气缸套增强了铝气缸壁。 该发动机采用复式凸轮,16气门4缸发动机的功率约54 kW。当与公用底盘上的直喷燃油系统连接时,Diata的热效率超过 40％,而其各项性能指标相当于当今的中型轿车发动机的水平。公用底盘燃料喷射系统可按不同的工作条件实行标准化。 由于其燃油喷射喷嘴位于气缸中心,所以能提高效率并减少污染排放。 [潘丽丽 供稿]     

对置活塞二冲程缸内直喷汽油机混合气形成的数值研究

针对对置活塞二冲程汽油机缸径小、冲程长的特点,利用三维CFD软件AVL-Fire对缸内喷雾方向进行优化,实现全负荷工况下(6 000r/min)的缸内混合气均匀混合;并且基于优选的喷雾方向,研究部分负荷工况下(2 000r/min)二次喷射策略(不同喷油时刻和喷油比例)对缸内混合气分层分布的影响。结果显示,增大排气侧3束喷雾的中心线与气缸中心面夹角β会导致燃油蒸发率降低,而增大进气侧3束喷雾的中心线与气缸中心面夹角α有利于提高缸内混合气的均匀度;在部分负荷时,当第一次喷油时刻为内止点前140°曲轴转角,第二次喷射时刻为内止点前60°曲轴转角,第二次喷油量为总喷油量的33%时,缸内形成理想的混合气分层分布。     

滚流对火花点火式发动机性能的影响

火花点火发动机气缸内空气运动的滚流与涡流一样，都可以增加燃烧室中的湍流强度，提高火焰传播速度和燃烧速率，从而改善燃烧过程，提高发动机的动力性能。本文详细介绍了滚流形成机理和影响滚流的气道参数。对2气门TJ376Q发动机的试验结果表明：新进气道的设计提高了缸内空气运动的滚流强度和流量系数，通过进气系统的优化，可以增加发动机最大转矩和最大功率输出，试验在电控燃油喷射下精确控制燃油，降低了最低燃油消耗率。