车用重型柴油机二级增压系统模拟及试验研究

针对某车用重型柴油机进行了二级增压系统匹配研究,根据产品开发目标要求选择了高、低二级增压器。采用GT-Power软件建立了二级增压柴油机仿真模型,并对柴油机外特性稳态工况性能进行了模拟计算,分析了二级增压系统能量分配对柴油机性能的影响规律。建立了二级增压柴油机测试平台,并进行了外特性、万有特性及排放特性试验。模拟及试验结果表明,二级增压系统可以大幅提高柴油机低速扭矩,改善燃油经济性,拓宽柴油机燃油经济性运行区域,大幅降低柴油机PM排放。     

双涡轮增压系统压气机通流特性匹配方法

通过离心式压气机特性图谱分析,建立了压气机通流特性模型来表征节流线。基于压气机通流特性模型,针对车用柴油机典型工况建立了性能指标函数,从而指导增压系统匹配方案的确定。针对典型双涡轮增压系统,明确了增压系统匹配流程,建立基于压气机通流特性的匹配方法。针对某型6缸增压柴油机不同工况的性能参数指标,进行了相继增压系统和可调两级增压系统匹配计算,分别进行了大小增压器和高低压级增压器选型。通过搭建柴油机相继和可调两级增压系统试验台架,试验验证了双涡轮增压系统匹配方案,试验结果表明,所匹配的相继和可调两级增压系统能够满足不同典型工况的压比和流量要求,进而实现柴油机不同工况的性能指标,保证了柴油机全工况范围的正常运行。同时根据柴油机试验结果,以燃油经济性最优为目标,确定了相继和可调两级增压系统全工况控制策略。     

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...     

增压柴油机涡轮内热力过程模拟计算

本文在增压柴油机工作过程模拟计算中,对废气涡轮内的气动过程提出了较为详实的模拟计算方法。对WD615—61增压柴油机进行了工作过程模拟计算,并对在该机型上采用可变截面涡轮的性能进行了预测。     

基于DoE技术的增压柴油机高压循环EGR系统优化设计

以某款增压柴油机为原型,利用BOOST软件建立原机一维流动过程模型并进行标定,在此基础上建立带高压循环EGR系统的柴油机模型,运用DoE技术对文丘里管式高压循环EGR系统进行优化,获得最佳结构设计方案。模拟计算显示,优化EGR系统后,新鲜空气进气量提升1%~4%,EGR率绝对值提升1%~3%。     

并行计算对柴油机缸内工作过程模拟计算速度的影响

建立了ZS195柴油机缸内数值模拟模型,模拟柴油机从进气门关闭到排气门开启这个阶段内缸内工作过程,并对模型进行了标定。介绍了并行计算的软硬件系统,通过调整模拟计算量的大小测试了并行计算的性能。结果表明,小模拟计算量时并行计算不能明显提高模拟计算速度,甚至会降低速度;大模拟计算量时并行计算可以比较明显提高模拟计算速度;LINUX系统的并行计算性能要好于WINDOWS XP系统的并行计算性能;主频越高,并行计算速度也越快。     

车用高速柴油机增压匹配的数值模拟

对车用高速柴油机增压匹配的数值模拟进行了研究 ,着重解决了废气旁通阀的计算模型、带无叶蜗壳的径流式涡轮特性估算以及管分支处损失的处理等问题。模拟计算结果与实机测试值相当吻合     

采用扫气旁通系统改善车用高增压柴油机低工况性能的计算研究

采用扫气旁通系统（Scavengingby－pass简称Scaby系统）改善车用高增压柴油机低工况性能，运用“有限容积法”一维非定常流动模型进行了模拟计算研究。计算结果表明，采用Scaby系统可以改善车用高增压柴油机的低工况性能，并且能在一定程度上降低柴油机的机械负荷和热负荷。     

进气预热对柴油机起动过程动力性能影响的试验分析

为了改善某柴油机的起动特性,自行设计了柴油机进气火焰预热系统。利用基于时间的瞬时数据采集系统,测量了瞬时转速和缸内燃烧压力的变化规律,对不进气预热和进气预热条件下柴油机的起动特性进行了试验研究。试验结果表明:采用进气预热系统后,进气温度升高了18.5℃,柴油机起动过程中转速升高率增大,起动时间明显缩短;输出扭矩增大且波动明显减小;各个循环的最大燃烧压力升高且波动减小,燃油的着火滞燃期明显缩短,其着火过程中发生后燃、循环失火的概率明显减小,燃烧过程进行得更加充分,极大地改善了柴油机的起动性能。     

不同海拔地区下增压中冷柴油机的性能研究

采用微机化大气模拟测控系统对增压中冷柴油机运行在不同海拔地区下的性能进行了大量的专题试验研究,分析比较了不同海拔下的增压中冷柴油机负荷特性、速度特性、万有特性及排放特性的关系。试验结果表明：随着海拔高度的升高,大气压力减小,导致吸入气缸内的空气量减少,缸内吸气终了的温度和压力下降,从而使得增压中冷柴油机的动力性、经济性下降,等有效燃油消耗区明显变窄。     

491QE汽油机涡轮增压系统设计及模拟计算

为了提高491QE汽油机的性能,进行了增压系统的开发工作。通过计算确定了增压参数,并在原发动机基础上设计了定压排气管和脉冲转换排气管两种增压系统。利用循环模拟程序计算了491QE汽油机增压以后的性能。结果表明,脉冲转换系统在发动机废气能量的利用方面优于定压系统。     

基于本征正交分解的缸内流场仿真校核方法探究

由于直喷式发动机缸内流场具有高湍流和循环变动等特性,因此,发动机三维模型的流场校核显得尤为重要。基于某光学发动机,利用高速粒子图像测速,对发动机缸内流场进行采集,同时利用大涡模拟对其进行三维建模仿真计算,将试验结果用于发动机模型的校核。并基于本征正交分解的方法,提取主要模态,分别从模态和能量的角度,全面对流场进行校核。在校核的基础上,分析了发动机的特征模态和循环变动。通过分析主要模态能量系数的波动,阐述包含大部分能量的流场和局部小涡团上分别的特征差异,提出了基于模态相关性系数的缸内流场仿真校核方法,通过相关性系数体现试验和仿真的主要流场模态占混合本征正交分解的流场模态的权重,进而显示了试验和仿真结果的客观差异,对流场校核的全面性进行了补充。     

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。     

LNG缸内直喷发动机的开发

开发了液化天然气(LNG)缸内直喷多缸发动机,通过对不同的燃烧室设计和喷嘴布置方案进行仿真分析,开发了新的燃烧系统,设计了电控系统软硬件和满足天然气缸内直喷的LNG燃料供给系统.对LNG缸内直喷发动机、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研究,结果表明:直喷机中低转速时动力性与原汽油机相同,总功率和最大扭...     

基于GT-Power的天然气发动机动力性能恢复研究

利用GT-Power软件建立了4缸火花点火天然气发动机的一维仿真模型,并与试验结果进行了对比,仿真与试验结果一致性较好,证明了模型的准确性。在此基础上为天然气发动机匹配了涡轮增压及中冷系统,计算结果显示,增压后天然气发动机的动力性能明显提高,最大功率和扭矩较原汽油机分别提高了23%和9%,中低转速的有效燃气消耗率明显下降。进行了点火提前角的优化计算,得出了节气门全开条件下的MBT角—转速—空燃比三维MAP图。     

可变几何排气管增压系统的设计与试验研究

针对某车用6缸机高低转速工况兼顾的问题提出了一种可变几何排气管增压系统,并进行了稳态模拟试验,分别用原机脉冲增压系统排气管和新加工的准定压增压系统排气管来模拟可变几何排气管增压系统的可控阀门关和开的状态.试验结果表明:在低速工况关闭可控阀门,可以充分利用脉冲能量;在高速工况打开可控阀门,可以减小泵气损失.     

基于 GO 法的车用发动机增压系统可靠性分析

以车用发动机增压系统为例,分别采用 GO 法直接算法、修正算法和精确算法进行了动态可用度计算,并且基于 GO 法对系统进行定性分析。通过与故障树、蒙特卡洛仿真结果对比,验证了 GO 法对车用发动机废气涡轮增压系统可靠性分析的正确性和适用性。     

两级增压涡轮几何参数对发动机性能的影响研究

基于涡轮通流模型,建立两级增压通流仿真平台,探讨了两级涡轮几何参数的改变对发动机性能的影响规律及原因,采用该平台对某车用两级增压柴油机进行仿真研究,并完成两级涡轮新的匹配设计.匹配结果表明,通过合理设计两级涡轮几何参数,可使该发动机低速扭矩提高7.4％,燃油消耗率降低6.9％.     

In-cylinder airflow of automotive engine by quasi-direct numerical simulation

A Computational Fluid Dynamics (CFD) program for in-cylinder airflow analysis has been developed by the authors. The feature of the developed program is that it treats turbulence flow with the quasi-direct numerical simulation (Quasi-DNS). So it is possible to present transient turbulence eddy motions in detail. For fast and high quality mesh generation, the Voxel method was employed. The computational domain is discretized by uniform cubic cells in this method. The simulation results were verified by two benchmark tests. One of them in common use is a backward step flow test, the other is an in-cylinder flow test that supposed the engine induction stroke. Good agreement was obtained between the simulation and the experimental results of these benchmark tests.