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。     

换气与压缩过程对汽油机燃烧特性的影响研究

针对增压气道喷射汽油机进行了发动机换气与压缩过程对燃烧特性的影响研究,对比了两种状态下的气门升程与配气正时,基于发动机试验台架测试数据,重点分析了发动机动力性、经济性和燃烧特性。试验数据表明了配气相位的改变对燃烧有较大的影响,可使燃烧效率大幅度提高,爆震倾向减小。同时基于AVL-fire软件进行发动机进气与压缩过程三维CFD分析,分析结果表明:对燃烧特性的影响不能仅靠瞬态滚流比和缸内平均湍动能进行判断,真正影响燃烧的是火花塞附近湍动能的变化,即发动机换气与压缩过程对燃烧特性的影响来自压缩上止点火花塞附近的湍动能。     

基于NVO策略的CAI工质分层特性的模拟研究

应用通用流体计算软件STAR-CD建立了可控自燃(CAI)发动机模型,重点分析了负气门重叠(NVO)策略10°CA BTDC时工质的分层特性。研究了不同配气定时以及不同气门升程工质分层程度的变化规律以及影响因素,对自燃着火区域进行了统计分析。计算结果表明:随着进气门开启(IVO)时刻的逐渐推迟,工质分层程度增强,自燃着火区域体积变大;随着气门升程的逐渐变大,工质分层程度增强,自燃着火区域体积变大;工质分层程度主要受进气门关闭(IVC)时刻总湍流动能值的影响。总湍流动能值越大,混合越剧烈,压缩末期工质均匀性增强,分层程度减弱;压缩末期自燃着火区域体积的变化趋势与工质分层程度的变化趋势相同。     

基于电磁驱动配气机构的发动机燃油经济性研究

基于全柔性化的电磁驱动配气技术,针对发动机低转速小负荷工况工质运动强度不足的问题,提出了一种新的进气策略以有效改善发动机的经济性。其机理是调节气门开启规律使进气初期完成绝大部分充气量,抑制泵气损失的过度增加,进气后期采用较低的升程以保证缸内较高的工质运动强度。通过与其他策略的对比分析可知,新策略在泵气损失和工质运动强度的变化上达到一个良好的平衡,更有利于改善发动机中低转速中小负荷工况的燃油经济性。     

4气门柴油机进气道布置及气体流动CFD模拟

不同的发动机气道组合对进气流量和进气涡流有重要的影响。研究了YZ4102 4气门柴油机螺旋气道和切向气道的布置方案,并对气道—气门—气缸系统中的气体流动进行了三维数值模拟,得到了螺旋进气道单开和两进气道全开状态下气道内部详细的速度场和湍动能等信息,为气道结构优化提供了理论依据。     

进气可变滚流系统应用于缸内直喷汽油机的数值模拟

建立了缸内直喷(GDI)汽油机三维数值模型,在分析原机工作过程的基础上引入了可变进气滚流系统(VITS)。首先采用稳态CFD方法对两种方案进行了分析,进气可变滚流系统工作时气门最大升程的流量系数降低56%,滚流比提高221%。然后对该发动机进气、压缩和油气混合过程进行了瞬态CFD分析,结果显示,可变进气滚流系统工作时,在缸内能形成更规则的大尺度漩涡,与原机相比燃油蒸发速度更快,混合气均匀性更好,适用于GDI发动机均质燃烧模式。     

某商用车发动机进气系统流场分析与优化改进

本课题对某商用车发动机进气系统进行流场分析与优化改进。在发动机进气系统设计中,以其进气道几何模型为基础,借鉴相关机型的气道稳流试验数据,运用计算流体动力学理论(CFD)和有关数值计算方法,对4种不同气门升程下的进气道缸内流场特性进行了计算分析。建立了评价进气道稳流特性的有关计算模型,给出了其进气流量、进气道内气流分布、不同气门升程下缸内流场特性、流量系数和涡流比等参数,为进气道性能优化、评价和再设计提供了方法和依据。并对进气系统模型进行优化,再次进行流场分析后进气系统流量系数得到提高,大幅提高了发动机进气系统的进气效率。     

四气门汽油机进气阶段缸内流场研究

基于一台四气门汽油机对其进气阶段缸内流场进行研究。通过逆向建模建立发动机流体域CAD模型,将其保存为STL格式导入到CONVERGE中进行面网格的处理,之后进行计算参数的设置并计算。文章采用RNG k-ε模型作为缸内流场和湍流过程的数学模型。计算完成后进行可视化后处理,得到了缸内流场和湍动能的分布情况。分析之后得出结论:高速进气射流是缸内湍流的主要来源,高速进气射流对流场的形成起了决定性作用,缸内流场中高湍动能区位置合理,有利于增加火焰传播速度,提高燃烧稳定性。     

基于CFD的柴油机进气流动瞬态数值模拟与试验研究

采用经压缩修正的Jj}噌双方程湍流模型对一台车用4气门6缸柴油机的单缸换气过程、进气压缩过程进行了CFD瞬态模拟计算.结果表明,对于该柴油机,其气门叠开期发生了废气倒流入进气道现象;切向气道和螺旋气道的气流之间存在着相互影响;进气结束时在涡流以外还存在纵向的涡,在压缩行程中这些涡在高速转动的同时能量发生耗散.并将能量传递给周围流场,诱导出一个反方向的纵涡.气道稳流试验结果表明,对流量系数和涡流比的模拟计算结果与试验结果吻合较好.     

高增压柴油机进气流动理论研究

柴油机增压比大幅度提高以后,进气压差和空气密度将显著增大.针对一台高增压单缸柴油机,通过仿真方法分析了两个典型转速下不同增压比对进气射流和缸内流动的影响规律,并对高增压柴油机进气流动进行了理论分析.研究发现:高增压柴油机在相同转速下的进气射流速度及其分布几乎不随增压比的增加而变化,缸内涡流比、湍动能等宏观和微观速度场特...     

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。     

小排量汽油机进气歧管CFD优化设计与试验

进气歧管的进气流通性能对整机动力性和经济性有重要影响。通过CAD／CFD方法,计算了原进气歧管模型在进出口定压差下各支管的流动状况,通过分析流场中湍动能的分布,对型芯结构进行了优化,使得进气歧管稳态流通性能得到提升。基于优化后的CAD模型制作了快速成型样件,经过发动机台架性能试验验证,与原歧管相比,发动机充气效率与扭矩性能在中高速段有了明显提升,很好地印证了CFD分析与优化的正确性。     

柴油机掺氢文丘里管的结构设计及优化

为了将由水解装置产生的氢气由进气总管处引入柴油机,设计了一套文丘里管装置,将压力较低的氢气（0．15 M Pa）自发地引入压力较高的进气总管（0．25 M Pa）内。为了优化该文丘里管的吸氢能力,并降低文丘里管装置对发动机进气的影响,同时确保文丘里管结构尺寸较小便于安装,采用CFD软件 FIRETM模拟了发动机实际工况下的文丘里管内气体流动情况,分析了分流流量、喉口管径、导流段管径、收缩角、扩压角、收缩圆角半径、扩压圆角半径等7个参数对氢气吸入能力的影响特征。结果表明：参数优化后文丘里管能够产生足够的低压,使水解的氢气顺利地吸入进气总管,同时不对发动机进气产生较大的流阻影响。     

米勒循环发动机缸内气体流动与燃烧分析

在某1．6L发动机的基础上进行纵向开发,以此来实现高压缩比米勒循环发动机。利用大型三维计算流体动力学（CFD）软件STAR‐CD对采用进气门晚关策略的高压缩比米勒循环发动机进行数值模拟,对比分析了采用两种几何形状活塞的米勒循环发动机的缸内气体流动模式及燃烧过程。计算结果表明：经过结构优化的活塞方案相对于原方案可以获得较优的缸内流动及燃烧特性。计算结果将为实际开发中的高压缩比米勒循环发动机的活塞选型及燃烧室优化提供理论及数据支撑。     

某高强化柴油机进气道的设计开发

以未简化的某柴油机进气道为研究对象,使用三维流动力学软件完成了气道稳流试验台中气道-气缸流动的三维数值模拟计算,模拟计算的流场显示出了在气道试验台条件下空气流动过程的详细状况,气道性能评价参数(流通系数和涡流比)的流动计算结果与气道试验结果吻合较好.数值模拟精度表明,气道CFD计算可以为发动机开发中气道设计提供理论依据...     

Optimization of intake port design for SI engine

It is well known that in-cylinder flow is very important factor for the performance of SI engine. An appropriate in-cylinder flow pattern can enhance the turbulence intensity at spark time, therefore increasing the stability of combustion, reducing emission and improving fuel economy. In this paper, the effect of intake port design on in-cylinder flow is studied. It is found a vortex existed at the upper side of intake port of a production SI engine used in the study, during the intake stroke, which will reduce both tumble ratio and volumetric efficiency. A minor modification on intake port is made to eliminate the vortex and increase tumble ratio while keeping volumetric efficiency at the same level. It is demonstrated that the increase in tumble in the new design results in a 20 per cent increase in the fuel vaporization. In this study, both KIVA and STAR-CD are used to simulate the engine cold flow, as well as ICEM CFD and es-ice used as pre-processor respectively due to the complexity of engine geometry. Simulation results from KIVA and STAR-CD are compared and analyzed.     

高热效率混合动力自然吸气汽油机提高进气道流通能力方法研究

开发了一款用于混合动力的2.0L直列四缸自然吸气(NA)汽油机,采用高速燃烧技术实现更高的动力性和热效率。对于采用EGR技术的自然吸气汽油机来说,如何平衡更多进气充量的同时尽可能提高缸内湍流强度成为实现快速燃烧的关键因素。为了提高进气流通能力,借助CFD模拟仿真技术,针对进气道流通截面面积变化、气道关键结构尺寸控制、缸盖燃烧室结构等影响流通能力的因素进行规律性研究和优化设计。研究结果显示通过优化气道截面面积、气道气流走向及缸盖燃烧室结构可显著提高进气道流通能力,同时也实现了更高的滚流强度。