新型汽油机缸内直喷燃烧系统的研究

所开发的汽油机缸内直喷燃烧系统基于射流燃烧系统，由燃烧系统、燃油供给系统和相应的电控系统3部分组成。根据喷油器不同布置方案，设计了2种燃烧室。所开发的汽油机缸内直喷燃烧系统的高压供油系统能基本满足系统喷油要求，研制的电控系统基于PC机，可在线调整控制参数和采集数据。通过一台改装的单缸试验机，研究了喷油正时对发动机运转性能的影响。     

缸内直喷醇类燃料发动机的燃烧与排放特性

根据所测的示功图和排放,分析了一台采用火花点火、缸内直喷周向分层燃烧系统的发动机在燃用甲醇和乙醇时的性能和燃烧特性。研究表明,醇类燃料发动机的燃烧由预混燃烧与扩散燃烧组成,具有非常快的燃烧速率,而且非常稳定,ATDC(3°CA～6°CA)就燃烧完50%燃料,循环变动小于6%。与燃用乙醇相比,燃用甲醇时滞燃期较短,燃烧速率较快。由于采用分层燃烧,醇类燃料发动机具有与直喷柴油机相当的热效率,在负荷特性上,燃用醇类燃料时的NOx排放仅为柴油机的10%～40%,且能实现无烟燃烧,CO排放的增加低于1%,HC排放高于柴油机。     

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.     

一款1.5L缸内直喷汽油机的燃烧系统设计

基于进气道三维流场测试装置、定容弹喷雾试验台和光学单缸机测试系统组成的缸内直喷汽油机燃烧系统可视化开发平台,开发设计了满足设计要求的高性能进气道,并匹配了缸盖燃烧室和活塞,有助于缸内混合气的形成,提高燃烧速率;综合考虑排放与机油稀释量的基础上,优化设计了喷雾靶点。对所设计的燃烧系统进行了光学单缸机试验和热力学多缸机试验验证。结果表明,进气道和燃烧室组织引导的气流在缸内形成高滚流,对喷雾油束有强烈的弯卷作用,极大促进了均质混合气的形成,并减小喷雾碰壁的风险;喷雾靶点的合理设计有效避免喷雾油束与壁面的碰撞,减少了机油稀释率和起燃工况HC排放;所设计的燃烧系统搭载1.5TGDI发动机实现了80kW/L、最大扭矩250N·m、排放较低的性能指标。     

面向缸内直喷汽油机燃烧调控中若干基础问题研究综述

汽油机缸内直喷技术可比进气道喷射自然吸气均质混合气汽油机热效率提高20-25%。然而稀燃时火焰传播速率低,火核生成困难,因此采用分层混合气燃烧组织方式用于提高点火性能和燃烧速率,采用提高缸内充量运动强度和废气再循环在保证燃烧速率的同时降低NOx排放。因此对缸内直喷汽油机燃烧调控进行研究具有提高内燃机利用效率的意义。     

缸内直喷汽油机多种燃烧模式的试验研究

基于量产增压缸内直喷汽油机,采用可变升程机构实现多种燃烧模式,在低升程下实现了均质燃烧、分层稀燃和均质压燃。试验结果表明:在转速2 000r/min,负荷0.2MPa,0.4MPa下,均质压燃的燃烧持续期最短,放热最快;在转速2 000r/min,负荷0.2MPa下,均质压燃的燃油消耗率最低,达到337g/(kW.h),同时均质压燃的NOx排放远低于均质燃烧和分层稀燃。     

汽油机缸内直喷技术及其应用前景

汽油机缸内直喷技术作为目前市场上广泛应用的一种先进发动机技术具有广阔的应用前景。文中详细介绍了汽油机缸内直喷的混合气形成模式、燃烧模式和该技术对发动机动力性、经济性和排放特性的影响,并对采用缸内直喷技术对发动机其他部件的要求进行了简单分析。     

汽油机缸内直喷稀薄燃烧技术(GDI)

在对GDI燃油喷射系统和燃烧系统等关键技术的介绍基础上,通过对GDI缸内流场的结构、在不同负荷下混合气分区域控制模式分析,阐明缸内直喷汽油机的工作过程、燃油经济性及排放特点。     

涡轮特性曲线优化与缸内直喷汽油机排气歧管匹配研究

分别采用4种方法优化了某涡轮增压器特性曲线,并将计算结果与输入的测量点数据进行了对比,确定了适合优化所用涡轮流量-压比曲线的最佳方法。利用AMESim软件建立了某汽油机整机热力学仿真模型,并对该发动机全负荷工况的主要参数进行了标定。将所得涡轮特性曲线用于该涡轮增压汽油机的排气歧管优化匹配研究中。结果表明,合理匹配排气歧管可以使该机中低速扭矩和燃油消耗率分别实现5.2%和5%的改善。     

利用扫气抑制增压直喷汽油机“超爆”的研究

"超爆"是增压汽油机的一种异常燃烧模式,这种燃烧在火花塞点火之前自发着火,但又不同于HCCI(汽油机均质压燃)燃烧。结合"超爆"发生的条件,提出了利用扫气功能降低混合气温度,部分消除"超爆"发生的条件,并对比了不同配气正时策略下扫气功能抑制"超爆"的效果。试验结果表明,扫气能有效抑制"超爆",气门正时"进排气门都提前打开和关闭"控制策略相对"进排气门都滞后打开和关闭"控制策略抑制"超爆"效果更好。     

利用扫气抑制增压直喷汽油机爆震的试验研究

通过台架试验研究了扫气对增压汽油机爆震的抑制效果。在转速为1 800 r/min,扭矩分别为150,200,250 N.m工况下,分析了扫气对点火提前角、进气流量和涡轮前端温度的影响。研究了相同节气门开度不同配气相位情况下,利用扫气改善大负荷下扭矩的潜力。结果表明:随着负荷的增加,扫气效果逐渐增强,发动机的点火提前角并不随着负荷的增加而推后,只是在一定区域内波动,进气流量增加,涡轮前端温度先降低后增加;大负荷下利用可变气门技术形成的扫气可以有效提高充气效率和动力性;在1 800 r/min下,发动机扭矩可以提高50 N.m。     

车用增压直喷汽油机燃烧噪声试验研究

利用倒拖法对某车用涡轮增压缸内直喷汽油机空载加速和半载加速工况进行了燃烧噪声试验研究。联合发动机缸内燃气压力测试结果,通过分析气体动力载荷对其燃烧噪声的影响,进一步探讨燃烧噪声产生的根本原因。试验结果表明,在中低转速时,燃烧噪声随着发动机负荷的增加而增加,同时燃烧噪声对整机总声功率的贡献值也在随之增加。在较高转速时,燃烧噪声对整机总声功率的贡献值随着发动机负荷的增加变化不显著。就半载加速和空载加速工况时燃烧噪声的平均贡献值来看,空载加速时燃烧噪声对整机噪声的平均贡献值为22.2%,明显小于半载加速时的43.6%。随着发动机转速的提高,最大气缸压力及最大压力升高率总体变化趋势和燃烧噪声变化趋势一致,同时加速时最大气缸压力变化对燃烧噪声的影响更明显。     

基于LIVC和双VVT技术的增压直喷汽油机抑制爆震试验研究

在1台涡轮增压缸内直喷汽油机上,利用双可变气门正时(双VVT)技术结合进气门晚关凸轮轴(LIVC凸轮轴)来抑制爆震。在实现爆震抑制策略后,采用更高的几何压缩比来进一步提高热效率,改善发动机的燃油经济性。试验结果表明,在1 300r/min,200N.m这一典型的爆震工况点,通过减小气门重叠角,降低发动机扫气量,可以有效提高燃油经济性。推迟进气门和排气门相位均可以实现对爆震的抑制,结合使用LIVC凸轮,使得发动机抗爆震性能进一步大幅度提升。在原机9.3的压缩比下,点火角得以提前,接近最大扭矩点火角(MBT点)。将几何压缩比由9.3提高到了10.9后,抗爆震性能和原机相当,并明显改善了发动机的热效率,从而进一步改善了燃油经济性。     

高压缩比甲醇发动机的试验研究

将Phase 110柴油机改造为高压缩比火花点燃式甲醇发动机样机,进行台架试验,研究EGR阀开度、点火提前角和混合气浓度等参数对发动机油耗的影响规律。经优化后与原机进行性能对比试验,结果表明:高压缩比甲醇发动机的动力性超过原柴油机,在高速工况,热效率高于原柴油机。     

增压比对汽油机燃烧及性能影响的试验研究

在一台2.0L涡轮增压汽油机上试验研究了全负荷工况下转速和增压比对发动机燃烧和性能的影响.结果表明,加大增压比提高了压缩行程的缸内压力,发动机的动力性大幅度提升,增压比每增加0.1个单位,缸内压力增加0.03～0.05MPa,转矩增加12 ～15N·m.同一转速下的瞬时放热率峰值随着增压比的增加而增大;滞燃期随着转速的...     

利用二次喷射抑制增压直喷汽油机超级爆震的试验研究

为了研究缸内直喷发动机低速大负荷工况超级爆震的抑制措施,有效降低超级爆震的频次,基于优化后的单次喷射相位和燃油轨压,采用降低烟度方式确定二次喷射中后喷的相位和喷油比例,结合早燃(PI)稳态测试循环,通过发动机台架试验比较了两种喷射方式下的超级爆震频次。结果表明,二次喷射能够有效地降低发动机烟度,并对超级爆震具有良好的抑制效果。     

TGDI 发动机超级爆震特性研究

研究了单次喷射及二次喷射对涡轮增压直喷汽油机某工况下超级爆震的影响,分析了二次喷射策略下进排气凸轮相位、进气温度、点火提前角、空燃比、发动机水温及曲轴箱通风系统对超级爆震的影响情况。结果表明,采用适当的二次喷射策略能有效抑制超级爆震的发生,增加发动机水温,降低混合气空燃比,适当提前排气相位可以减少超级爆震的频次,进气温度及点火提前角对超级爆震现象的改善不大。