发动机缸内流动显示试验研究

在水洞中采用氢气泡流场显示技术对发动机气缸内流动进行了试验研究。结果表明,在不同气门升程下,缸内流动结构整体上是相同的。离缸盖底面越近,进气道出口射流形成的旋涡数目越多。随着观察截面远离缸盖底面,旋涡逐渐汇合,且旋涡强度不断减弱,最终演变为双涡结构。气门升程越小,气缸内双涡结构出现的位置离缸盖底面越近。氢气泡流场显示技术为研究发动机缸内旋涡流动提供了一种简单有效的方法。     

进气涡流对柴油机传热和燃烧的影响

本文介绍改变进气涡流，分别用快速响应蒲膜式热电偶实测柴油机缸盖壁面3个典型位置的瞬态温度，用压电晶体传感器测量缸内压力。在实测基础上，根据沿竖壁一维导热模型和热力学定律，分别计算了不同进气涡流比时缸盖壁面的局部瞬态传热率和燃烧放热参数，同时进行了详细分析。研究得到了进气涡流对局部位置瞬态传热影响的基本规律，并表明有一个中等进气涡流比对燃烧最为有利。     

能改善热效率和燃油经济性的汽油机缸内直喷技术

影响汽油机燃油经济性的重要因素是燃油的喷射方式。取代传统进气道喷射方式的缸内燃油直喷技术现已越来越普及。缸内燃油直喷是在燃烧室中央设置喷油器,因此能降低燃油耗。对进气道喷射与缸内直喷这两种喷油方式进行比较,并介绍汽油机缸内直喷技术的基本原理、优缺点,以及其具体应用实例,同时也指出其今后的发展方向。     

柴油机气道试验中缸内涡流转速的测量方法

本文在稳流模拟试验台上，利用三种涡流计测量了不同横截面高度的缸内涡流，分析了涡流计型式及测速位置对缸内涡流转速测量结果的影响，阐述了缸内速度分布对涡流测量影响的变化规律。     

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。     

点燃式CNG发动机燃烧过程研究

利用混合气形成和燃烧三维模型建立了针对CA6SE1—21N增压点燃式CNG发动机的数值模拟研究平台,并对模型进行了试验验证,同时研究了该发动机混合气形成和燃烧的缸内微观变化历程。验证结果表明,CNG发动机混合气形成及燃烧过程的数值模拟结果和试验结果吻合较好,所选模型适合对CNG发动机进行模拟分析。模拟结果表明,缸内混合气形成可分为大幅度掺混和弱流动混合两个阶段;采用螺旋进气道与平缸盖时,在压缩后期逐渐形成强涡流、低滚流的刚性涡;点火时刻缸内混合气呈上稀下浓的分布,不利于提高点火稳定性和火焰传播速度。     

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。     

柴油机可变涡流进气流动的数值模拟研究

为1台2.0L的4气门柴油机设计了可变涡流进气系统,利用三维CFD软件AVL-Fire分别对柴油机的3种气道型式的气体流动进行了数值模拟计算,得出了不同型式进气道的流通特性和涡流特性。提出了两种涡流控制阀方案,在切向和螺旋进气道分别设置旋转阀片进行调节,可以改变涡流比,并经比较研究选出了较优方案。研究结果表明,螺旋进气道在大气门升程下的流通能力优于切向进气道,但小气门升程下切向进气道流通能力较好,且产生涡流能力较强;双进气道由于气流的干涉会导致进气能量的损失,但涡流扭矩有所增加;涡流控制阀能在一定范围内改变进气涡流比,且设置在螺旋气道侧的方案具有更好的变涡流效果,能够保证较好的流通性和较大的涡流比变化范围,满足发动机不同工况对流通性和涡流强度的要求。     

甲醇-汽油复合喷射发动机燃烧排放性能研究

为了研究不同比例甲醇和汽油混合燃料对发动机燃烧排放性能的影响,对1台1.4 L缸内直喷发动机加装了进气道喷射系统,改造为甲醇进气道喷射(MPI)+汽油缸内直喷(GDI)发动机,运用CFD技术建立该发动机模型,对不同甲醇热值替代比下的缸内混合气形成、燃烧和排放特性进行了研究。研究结果表明:在混合气形成方面,随着甲醇替代比的提高,缸内温度逐渐下降(但在点火时刻缸内温度下降趋势减缓),未蒸发燃料质量迅速增加。在缸内燃烧方面,提高甲醇替代比能够有效地加速缸内燃烧过程,提高缸内峰值缸压和峰值放热率,缩短滞燃期和燃烧持续期,使燃烧重心提前,但较高甲醇替代比下加速燃烧过程趋势减缓。在排放物生成方面,随着甲醇替代比的提高,NO_x排放逐渐增加,CO总排放量降低,但峰值CO量却呈现先增后减趋势,THC排放逐渐增加,其中大部分为未燃甲醇。     

柴油机缸盖设计(I)

介绍了四冲程直接喷射式柴油机顶置气门缸盖的设计方法及各种可供选择的设计方案。对于进气道产生涡流的两种方式,即切向方式和螺旋方式,可以通过特殊的气道流量试验台试验,测量切向型涡流分量与螺旋型涡流分量的数值及其比例。试验表明,当进气道产生的切向型涡流分量占总涡流的30％时,能最有效地产生涡流。还讨论了排气道的设计、喷嘴的布置和位置等问题。     

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。     

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。     

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。     

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。     

现代缸内直喷式汽油机(十六)

（接上期）10.4燃烧◆热力学优越性与进气道喷射或壁面引导缸内直接喷射燃烧过程相比,梅塞德斯-奔驰公司开发的油束引导燃烧过程在热力学上具有明显的优越性。与λ=1运行的进气道喷射汽油机相比,缸内直喷式汽油机在充量分层运行时具有明显大的潜力。     

内燃机缸内进气涡流强度对局部传热的影响

试验研究了内燃机缸内进气涡流强度对局部传热的影响。在不同的进气涡流强度和功率条件下测量了ω型活塞燃烧室表面瞬态热流 ,并根据测试结果计算了表面换热系数。结果表明 ,进气涡流强度直接影响着热流的分布 ,适度增强进气涡流强度有利于改善燃烧过程 ,降低燃油消耗率和活塞热负荷。     

螺旋进气道铸造缺陷对气道性能影响的试验研究

在稳流气道试验台上，模拟了YC6108柴油机进气道倾斜、纵向胀大等铸造偏差，利用Ricardo和FEV气道性能评价指标，研究铸造缺陷如何影响进气道的性能。试验结果表明：进气道入口处向抬高，涡流强度减小，给向胀大使进气道的流量系数和涡流比明显降低，而当进气道既倾斜又胀大时，将进一步恶化气道性能。     

汽车不可思议(连载七)

<正>29燃油缸内直喷优势何在?传统的发动机采用的是将燃油喷入进气道中,和空气在进气道中混合后,以可燃混合气的形式被吸入燃烧室。而燃油缸内直喷技术则是将汽油直接喷射入燃烧室,通过均匀燃烧和分层燃烧,使燃烧更完     

缸内直喷天然气发动机的开发

以一台四缸进气道多点顺序喷射式汽油机为原型,开发了缸内直喷天然气发动机,并进行了不同燃烧室设计方案的仿真对比、电控系统和燃料供给系统的设计开发.对缸内直喷天然气发动机、原汽油机和天然气进气道喷射发动机进行了台架试验对比.结果表明,缸内直喷天然气发动机在中低转速时与原汽油机动力性相同,总功率和最大扭矩仅分别下降了 3.8...     

可变涡流控制直喷式柴油机排放的试验研究

研制了一种向螺旋进气道入口处喷射空气的可变涡流进气系统———控制涡流型可变涡流进气系统 ,试验研究了该系统对直喷式柴油机排放性能的影响。结果表明 ,该系统在不影响进气充量的情况下 ,可以明显改变直喷式柴油机颗粒 (PM)和 NOx 的排放量