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。     

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。     

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。     

火花点火发动机火花塞附近紊流运动规律的研究

在事台倒托的试验发动机上，利用热线风速仪测定了缸内火花塞附近的气流运动情况，分析了发同转速和节气门开发度对该处紊流特性参数的影响，结果表明：火花塞附近气流的平均速度，紊流强度与发动机转速成正比，在压缩上止点附近，紊流尺度与转速有关，节气门开度对压缩上止点前后的紊流特性参数影响很小。     

CNG缸内直喷发动机稀薄燃烧火焰传播过程影响因素的研究

在试验用单缸光学发动机上,采用可视化技术研究缸内CNG直喷稀薄燃烧过程中喷射方式和点火方式对火焰传播过程的影响,同时采用双喷油器、双火花塞,分析研究喷射时刻、喷射位置和点火时刻等参数对稀薄燃烧特性和NOx排放特性的影响。结果表明,在稀薄燃烧过程中,火花塞附近的混合气浓度梯度对火焰传播和燃烧稳定性影响很大;混合气浓度梯度越大,循环变动越小,燃烧更稳定,但NOx排放量也增加。可见,控制稀薄燃烧过程的关键是控制火花塞附近的混合气浓度梯度,而它又直接影响NOx的生成。     

内部EGR对柴油机燃烧排放性能影响的研究

本文提出一种采用双峰排气凸轮实现内部EGR的方案,并利用AVL FIRE软件对某柴油机的工作过程进行三维数值模拟,研究了内部EGR对发动机进气过程中缸内气体流场、湍动能分布、O2浓度分布、放热率和燃烧排放物的影响规律,进行了采用与不采用内部EGR 8个工况的排放对比试验,验证了双峰排气凸轮方案对降低柴油机NOx排放的效果,为低成本改进柴油机的燃烧排放性能提供了参考。     

点火方案对摩托车发动机燃烧特性的影响

为了提高摩托车发动机的热效率,研究不同的点火方案对发动机燃烧特性的影响,基于宗申DB133发动机初步提出了5种点火方案,搭建了燃烧特性测试系统.试验针对单双火花塞及不同点火提前角曲线组合,通过燃烧压力、压力升高率、燃烧放热率、循环变动率、平均有效压力指标以及爆震的对比得出:同为双火花塞不同的点火提前角曲线,如果点火提前...     

马自达多火花塞式稀薄燃烧发动机

<正> 马自达稀薄燃烧,低度排放发动机样机,目前正在进行台架试验,以对其性能和排放特性进行评定和进一步的改进。马自达多火花塞点火发动机被称为“环绕燃烧过程(SCP)”发动机,它以该公司的顶置双凸轮轴、16气门、1290mL直列4缸发动机为基础,每缸装有4个火花塞,其中3个在燃烧室边缘,1个在中间。 马自达的基本原理是:如果混合气体在火花点火式发动机燃烧室外围被点燃,并且火焰向中心扩散,则废气排放会大大低于普通中间点火发动机。这一假设更适用于稀薄燃烧发动机。目前受到日本汽车制造商的重视。马自达的工程师们已经着手对这一理论进行试验证实,最先采用的是定容试验容器,中间经过了用金属     

火花塞匹配试验在发动机设计中的应用

在发动机开发过程中,为使火花塞的热特性和空气间隙与发动机合理匹配,以使火花塞的可靠性和耐久性能满足整车性能要求,需对火花塞进行匹配试验.本文介绍了火花塞匹配试验的方法,并通过试验数据阐述如何合理选择火花塞参数.     

Atkinson循环发动机紧凑型燃烧系统研究

基于Atkinson理论循环建立混合动力汽油机的性能仿真模型,确定出合适的压缩比与配气正时。分别采用增加活塞顶面凸起高度(上凸型燃烧室)和减小缸盖上燃烧室高度的方式来满足Atkinson循环汽油机对压缩比的要求。同时为适应紧凑结构减小气门升程、直径(紧凑型燃烧室)。通过三维CFD计算分析,比较了两种燃烧室缸内燃烧及流动特性,发现紧凑型燃烧室能够在火核形成及扩散时期在缸内产生更高的湍动能,有利于加快火焰传播,使燃烧持续期缩短9.8%~24.4%,可显著提高燃油经济性。在混合动力用Atkinson循环发动机开发中使用紧凑型燃烧室,具有重要的应用价值。     

基于负阀重叠EGR策略的HCNG发动机仿真

为降低HCNG发动机NOx排放,采用负阀重叠EGR策略,利用AVL-Fire软件对HCNG发动机不同进气门开启角(θIVO)下的进气过程和燃烧过程进行了三维仿真计算,对比分析了采用负阀重叠前后发动机缸内EGR分布和燃烧过程。仿真结果表明:负阀重叠EGR策略下,排气门关闭角(θEVC)固定为340°曲轴转角不变,当θIVO为380°曲轴转角时,既可避免发生回火又能保证一定的进气量及充气效率;采用负阀重叠后,在压缩冲程后期,缸内EGR率呈梯度分布(靠近火花塞位置EGR率较低),更有利于着火及火焰传播;采用负阀重叠可降低缸内最高燃烧压力及最高温度,但会减少进入气缸的新鲜工质,降低发动机功率;通过负阀重叠实现内部EGR可降低NOx排放,但会导致着火困难,燃烧速度变慢;提高点火能量可缩短着火落后期和燃烧持续期,加快燃烧速度。     

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。     

湍流射流点火燃烧特性的模拟研究

稀薄燃烧策略可以在提高燃料效率的同时减少污染物排放,而预燃室式湍流射流点火技术作为一种强点火方式能够有效提高燃烧稳定性.采用数值模拟手段对稀薄混合气湍流射流点火燃烧特性进行研究.结果 表明:在混合气过量空气系数(φa)为1.5的情况下,湍流射流点火相较传统火花塞点火最高燃烧压力提高66.4％,NOx排放相较当量比燃烧降...     

Cycle-simulation turbulence modelling of IC engines

Numerical simulations of IC engines are of high interest for automotive engineers worldwide. The simulation models should be as fast as possible, low-computational effort and predictive tool. The correct prediction of turbulence level inside the combustion chamber of spark ignition engines is the most important factor influencing to the engine working cycle. This paper presents a development of the k-ε turbulence model applied to the commercial cycle-simulation software with the high emphasis on the intake part. The validation was performed on two engine geometries with the variation of engine speed and load comparing the cycle-simulation results of the turbulent kinetic energy and in-cylinder temperature with 3-D CFD results. In order to apply the cycle-simulation turbulence model for the simulation of entire engine map, the parameterization model of turbulence constants was proposed. The parameterized turbulence model was optimized using NLPQL optimization algorithm where the single set of turbulence model parameters for each engine was found. A good agreement of the turbulent kinetic energy during the expansion was achieved when the turbulence affects the flame front propagation and combustion rate as well.     

Modeling of flame-wall interaction for combustion and heat transfer in S.I. engines

A numerical combustion model was developed for an engine CFD code in spark ignition engine combustion chambers. The combustion model features the following new concepts: (1) The introduction of preheated reactants which are produced in the turbulent mixing process and consumed in the reaction process; (2) the modification of the probability of burned and unburned gas blobs meeting each other in consideration of a change in turbulence length scale, which becomes smaller in the near wall region. With the first concept, the model deals with turbulence-reaction controlled combustion in the near wall region as well as turbulence-controlled combustion in the core region. The second concept avoids the unrealistic flame shape due to the near wall acceleration of the turbulent flame propagation, which is inherently seen in combustion models based simply on the turbulent mixing time such as the Magnussen model. It is also shown that the present model gives more realistic local heat fluxes.     

Mixture formation of direct gasoline injection engine:: in-cylinder gas sampling using fast flame ionization detector

Local mixture concentration near the spark plug of a direct gasoline injection engine was observed by a fast flame ionization detector. To ensure combustion stability in DISC (Direct Injection Stratified Charge) operation using conventional lean burn intake ports, the swirl ratio and the piston configuration were optimized. Swirl is needed to retain well-vaporized and stable mixture near the spark plug, especially under light load. Also, adequate volume in the piston cavity is required for trapping curved fuel spray. Measurement with a fast flame ionization detector was very effective for understanding the mixture features on DISC operation.     

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。     

内燃机脉冲电晕放电点火研究现状与发展方向

介绍了内燃机点火技术的研究进展,阐述了内燃机脉冲电晕放电点火新技术所涉及的点火能量、点火效率、燃烧时间和相关化学反应等问题。研究表明,脉冲电晕等离子体点火比传统火花塞点火的效率高12倍,且可在燃烧室内瞬间产生多个大尺度放电通道,实现可燃混合气的多源高效点火;同时,脉冲电晕点火还可诱发产生较火花塞点火多得多的化学反应活性基,从而加速燃烧反应。最后,指出了内燃机脉冲电晕等离子体点火研究的发展方向。