对置活塞二冲程汽油机喷油和点火定时影响分析

对对置活塞二冲程缸内直喷汽油机缸内流动、混合气形成和燃烧过程进行数值模拟,以研究喷油定时和点火定时对混合气的形成、燃烧过程和整机性能的影响。结果表明:随着喷油提前角的增大,火焰发展期缩短,快速燃烧期先减小后增大,而在喷油提前角为100°CA时达到最小值;随着点火提前角的增大,火焰发展期延长,快速燃烧期先减小后增大且在点火提前角为20°CA时达到最小值。因此,喷油提前角100°CA、点火提前角20°CA为最佳匹配。此时,可实现点火时刻的均匀混合;同时具有较短的火焰发展期和快速燃烧期,所对应的缸内平均指示压力较高,指示燃油消耗率较低。     

喷油控制参数对中置喷油器GDI发动机喷雾及燃烧的影响

针对匹配中置高压喷油器的直喷汽油光学发动机,试验研究了不同喷油时刻及喷油压力下的缸内燃烧及喷雾发展特性,分析了燃油喷射控制参数对直喷汽油机缸内喷雾及燃烧的影响规律。研究结果表明:随第三段喷油时刻(θ_(SOI3))提前,燃烧持续期与滞燃期均先减小后增大,燃烧特征参数均在θ_(SOI3)=120°BTDC时存在明显拐点,此时平均指示压力(p_(mi))的循环变动系数C_(OVpmi)相对较小;第三段喷油时刻过晚,活塞上行距上止点较近,易导致油束冲击活塞表面;提高喷油压力可缩短燃烧持续期,有助于改善燃烧定容度,但喷油压力过大,油束贯穿距进一步延长,油束冲击缸壁的倾向增加,滞燃期及燃烧持续期反而延长。     

柴油-天然气双燃料发动机模拟计算

用GT-Power和AVL-Fire建立柴油-天然气双燃料发动机燃烧过程的一维模型和燃烧室三维模型,并对模型进行拟合,从一维模型中观察缸内压力、最大压力值位置、最大压力升高率和功率,从三维模型中观察燃烧因子、NOX、Soot、CO和CH_4的变化情况,仿真发现:气缸最大压力值为15.92MPa,最大压力值位置723.4℃CA,最大压力升高率0.75MPa/°CA;随着燃烧因子增加,缸内温度增大,在燃烧点附近产生CO、NO_X、Soot开始增加;当燃烧因子减小时,缸内高温继续扩散,充满燃烧室大部分空间,CO、NOX、Soot均出现先增加后减小的变化;CH_4先均匀充满整个燃烧室,在喷油开始时刻,燃烧室喷油点处的CH_4浓度最大,随着燃烧的进行,CH_4浓度减小,当燃烧结束后,燃烧室边沿浓度较高。     

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。     

基于2阶段喷射的缸内直喷汽油机HCCI燃烧的研究

在缸内直喷汽油机（GDI）上采用2阶段燃油喷射技术来控制缸内混合气形成和燃烧，在GDI发动机上实现了均质混合气压燃（HCCI）燃烧方式，研究了缸内2阶段汽油喷射对HCCI燃烧特性的影响。结果表明，压缩行程中的第2次喷油时间可以有效地控制燃烧始点，二次喷油持续期可以控制燃烧速率、燃烧相位和拓宽发动机负荷。     

压缩比和EGR率对预混压燃柴油机燃烧和排放的影响

利用CONVERGE软件研究不同压缩比和EGR率对预混压燃(PCCI)柴油机燃烧和排放的影响规律。在1 650 r/min转速50%负荷下,采用小喷油锥角和4次多脉冲预喷射喷油策略实现PCCI燃烧。结果表明,降低压缩比能够显著推迟缸内着火时刻,强化油气混合,同时降低NOx和干碳烟的排放,但油耗会提高;随着EGR率的增大,缸内着火延迟时间越长,燃烧爆发压力、缸内平均温度、瞬时放热率峰值和缸内压力升高率则相应降低,同时NOx排放下降,干碳烟排放升高,油耗升高。     

高压缩比汽油机分层压燃效果的光学诊断

对汽油分层压燃燃烧方式进行了光学诊断,研究了缸内直喷(GDI)持续期、喷油时刻及轨压对分层引燃压燃效果影响.在一台光学单缸机上,采用气道喷射预混,缸内直喷辅助火花引燃的方法,分别在0.5、1.2、2.0 ms的3种不同喷油持续期,上止点前曲柄转角CA为40°、50°、60°、80°和100°的5种直喷喷油时刻,以及3....     

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。     

喷油时刻和EGR对Diesel/MF混合燃料燃烧和排放的影响

在一台压燃式发动机上,进行了燃用2-甲基呋喃(MF)及其与柴油混合燃料的发动机燃烧和排放特性的试验研究。结果表明:喷油时刻接近上止点时,缸内压力峰值降低,废气再循环可明显降低缸内峰值压力和放热率;喷油时刻提前CO排放降低;推迟喷油和采用废气再循环(EGR)可明显降低NOx排放;混合燃料可以明显降低碳烟排放;相同的喷油时刻下,废气再循环对小颗粒的影响较小,对大颗粒的影响较大;喷油时刻越靠近上止点,废气再循环对颗粒数量浓度的影响越大;喷油时刻早于上止点前12.5°CA时,在废气再循环的影响下,大颗粒物数量增多,颗粒物质量浓度也随之增大。     

均质GDI汽油机混合气形成的影响因素研究

文中以一款增压直喷汽油机燃烧系统开发为例,从低速及高速两种工况,研究了气道及燃烧室形状、油束布置方案等因素对缸内混合气形成过程的影响。分析结果显示改变进气道及燃烧室屋脊形状、增加缸盖排气侧挤气面积以及调整油束喷射角度,可以提高缸内滚流运动强度、加强油气混合过程,从而有效改善了点火前缸内混合气的分布情况。研究了高转速下喷油时刻对混合气形成及燃油湿壁情况的影响,结果显示喷油起始角为390°CA时综合效果较好。采用较优方案组合进行的初步性能试验表明,外特性及部分负荷工况下的燃烧效率较高,动力性及经济性基本达到既定目标。     

柴油机燃用生物柴油低温燃烧性能的仿真研究

采用GT-Power软件模拟分析了不同EGR率和喷油正时对柴油机燃用生物柴油低温燃烧性能的影响。研究表明:随着EGR率的增加,最高燃烧压力下降,缸内最高平均温度逐渐升高,燃烧相位后移,有效燃油消耗率增加,热效率降低,NO_x排放大幅度降低,炭烟排放、CO排放和THC排放都升高。在相同的EGR率下,随着喷油正时的延迟,最高燃烧压力和缸内平均燃烧温度降低,燃烧放热相位后移,燃油消耗率先减小后增加,热效率先升高后降低,NO_x排放降低,炭烟排放先升高后降低,CO排放和THC排放同时升高。通过调节EGR率和喷油正时可同时使NO_x排放和炭烟排放低于原机,但是会导致燃油消耗率和热效率大幅度恶化,且CO和THC排放升高。     

GDI发动机二次喷射策略对油耗和排放影响的试验研究

通过改变某款GDI汽油发动机二次喷射策略,在2800rpm,13.5bar工况下研究了二次喷射比例和喷油时刻对油耗、排放的影响。试验结果表明:适当的二次喷射策略有利于优化发动机经济性和排放;二次喷射的比例和喷油时刻影响混合气的形成,可燃混合气形成的优劣程度直接影响燃烧和排放中炭烟生成,可通过优化策略控制CO和HC排放;二次喷射影响缸内温度,温度升高NOx排放增大。     

引燃柴油喷射时刻对缸内直喷天然气燃烧的影响

应用三维数值仿真技术,通过改变微引燃柴油的喷射时刻,对柴油微引燃缸内直喷天然气发动机的燃烧过程进行了模拟。结果表明,保持微引燃柴油及天然气两者的喷射时间间隔及喷射持续期不变,则微引燃柴油喷射时刻越靠后,天然气燃烧过程越远离上止点,燃烧等容度越差,缸内压力和温度的峰值越低,喷油时刻每推后2°,缸内压力峰值约降低7.4%,温度峰值约降低3%,NO的排放减少,炭烟排放基本不受影响。     

现代缸内直喷式汽油机（四）

2.3.喷油系统 现代缸内直喷式汽油机对喷油系统提出的主要要求是,必须将燃油的压力产生过程与计量喷射过程完全脱钩,使其能够自由选择喷油时刻和可变的喷油压力。     

有效利用2次喷油预混合压缩着火的高效率清洁柴油机燃烧——第2次喷油降低排放和噪声的机理分析

已报道过采用多次喷油的预混合压缩着火技术降低排放、噪声和燃油耗的柴油机燃烧系统。这一燃烧系统的关键是第2次喷油的喷油定时和喷油量。运用光学发动机的缸内可视化和数值模拟技术发现,浓混合气区域的火焰氧化加速,通过设定最佳的第2次喷油定时,以及适当的喷射间隔,可以抑制喷嘴附近区域碳粒的形成。燃烧噪声频谱分析发现,在2个压力升高率峰值之间,燃烧噪声得以降低。     

采用缸内后喷和排气管喷油的DOC辅助DPF再生技术的研究

为克服传统喷油助燃再生方式存在的火焰难以形成、点火容易丢失和引起二次污染等问题,采用了缸内后喷与排气管喷油相结合的微粒捕集器(DPF)再生系统。利用台架试验研究了缸内后喷对发动机性能的影响。为满足氧化催化器(DOC)工作温度需求,在发动机排气温度250~350℃范围内的工况进行试验,得到不同工况下的最佳缸内后喷时刻、喷油量和排气管喷油量,并绘制了相应的MAP图。     

点火时刻对缸内直喷汽油机燃烧过程影响的研究

利用计算流体力学(CFD)仿真技术,建立了某分层稀薄燃烧缸内直喷汽油机(GDI)的计算模型.研究了点火时刻对该GDI发动机缸内燃烧过程影响的变化规律.结果表明,随着点火推迟,缸内最高燃烧压力降低,缸内温度先升高后降低,CO的排放逐渐降低;而随着点火时刻提前,最大放热率峰值先增加后减小.     

湍流强度对火焰传播影响的大涡模拟研究

为了研究封闭空间中湍流强度与火焰传播相互作用,基于快速压缩机试验平台建立了燃烧室模型,开展了上止点缸内压力1.1 MPa和1.4 MPa及不同湍流强度下,异辛烷-空气当量比混合气点火和火焰传播过程的三维大涡模拟研究。研究结果表明:火焰发展受到周围湍流脉动的影响,火焰形态发生褶皱和变形,且随着湍流强度的增加,火焰表面褶皱和变形越发严重;同时火焰的褶皱和变形会进一步加剧湍流脉动,从而加强火焰和湍流脉动的相互作用,影响缸内的燃烧情况。     

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。     

增压直喷汽油机喷雾及燃烧特性可视化试验研究

基于可视化光学增压直喷单缸机,对两种形式喷油器匹配两种活塞顶面燃烧室的组合,在两个典型工况下试验研究了喷油相位、喷油次数等参数对发动机喷油雾化、燃烧特性、碳烟排放等方面的影响规律。研究结果表明:在催化器起燃工况,各喷油器和活塞顶面组合均可满足燃烧和碳烟排放等开发目标要求,I-129三角型六孔喷油器缸内混合气分布形态更优;在全油门工况,采用优化喷油时刻的三次喷射策略可有效避免燃烧关键区域的燃油湿壁风险,I-129喷油器匹配P-B平面活塞为最佳硬件组合。