小排量直喷增压汽油机喷水技术应用研究

汽油机喷水技术通过向燃烧室内喷水降低发动机爆震倾向,降低燃油消耗并改善排放,近年来逐渐成为新研究热点。首先对喷水器的喷雾特性进行了试验研究,并利用CFD仿真分析方法在某1.5 L直喷涡轮增压发动机上设计了进气道喷水方案,最后开展了3 000 r/min@1.4 MPa和5 500 r/min WOT工况下的台架试验研究。研究结果表明:汽油机采用喷水技术可以有效抑制爆震,改善燃油经济性。在高速大负荷工况,喷水可取代燃油加浓策略来降低排气温度,实现当量比燃烧。     

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。     

乙醇汽油喷雾特性研究及低压直喷喷嘴优化

通过闪光灯喷雾测试试验和乙醇汽油物性的测量、计算,对乙醇汽油喷雾特性进行了研究,最后使用AVL Fire软件完成低压喷嘴结构参数修改,并对不同喷嘴的雾化效果进行了对比.试验结果表明;混合燃料中乙醇比例增大导致乙醇汽油密度、黏度增大,乙醇比例与表面张力关系不大;喷雾贯穿距随着乙醇汽油密度和黏度的升高而降低,而喷雾角与表面...     

直喷汽油机中乙醇汽油宏观喷雾特性的试验研究

采用高速摄像技术在定容弹内对直喷汽油机多孔喷油器的喷雾特性进行了试验研究,以揭示喷油压力、环境压力对乙醇-汽油不同掺混比燃料的喷雾锥角、前锋面速度和喷雾投影面积的影响。结果表明,随着喷油压力的增大,喷雾锥角、前锋面速度和喷雾投影面积均增大;随着环境压力的增大,喷雾锥角增大,前锋面速度和喷雾投影面积减小。     

缸内直喷汽油机的喷雾模拟

在定容弹内测量了某直列4缸均质缸内直喷汽油机不同时刻的喷雾油束形状和喷油器附近位置的喷雾液滴直径及速度分布,并在CFD模型中进行了喷雾的标定.分析了原机缸内喷雾、混合情况.研究了喷雾锥角、喷孔布置对缸内混合气均匀性的影响,论述了在低转速、部分负荷时加进气翻板的作用.结果表明,调整喷雾锥角、喷孔布置方式可以改善直喷汽油机缸内空燃比分布的均匀性;采用进气翻板可以提高发动机低转速部分负荷时缸内的滚流比及紊流强度,从而改善缸内混合气质量及加快缸内燃烧速度.     

稀燃条件下掺烧乙醇重整气对直喷汽油机燃烧及碳烟排放影响的仿真研究

为解决直喷汽油机稀薄气体的燃烧及排放问题,采用掺烧乙醇重整气改善直喷汽油机的性能,并利用CONVERGE三维仿真技术从微观角度解释发动机的性能表现。结果表明,引入乙醇重整气可以改善缸内当量比分布,促进H基、OH基的生成,有助于燃烧的良好进行;随重整气掺混比的升高,HO2和H2O2分布范围更广、浓度更高,在燃烧室内分层现象更加明显;随着重整气掺混比增加到20%,缸内碳烟的生成质量和数量密度峰值分别降低了90%和56.25%,直喷汽油机碳烟排放得到有效改善。     

点燃式乙醇发动机的性能和排放的研究

根据乙醇燃料的理化特性对电控喷射点燃式汽油发动机进行了改进,研究了进气温度和点火正时对乙醇发动机性能和排放的影响。试验结果表明:需采用进气预热解决乙醇发动机冷起动;乙醇发动机的动力性与汽油机基本相当,比能耗比汽油机低5%以上,CO和HC排放改善30%以上。     

燃油喷射压力对缸内直喷汽油机喷雾特性的影响

燃油喷射压力对混合气形成有直接影响,提高喷射压力可进一步降低直喷汽油机微粒排放。使用STAR-CD软件分别建立定容弹和发动机缸内喷雾计算模型,利用喷雾特性可视化试验进行喷雾模型有效性验证,其后分析了燃油喷射压力对喷雾贯穿距、索特平均直径等基本特性参数的影响,研究了燃油喷射压力对缸内混合气形成的影响。结果表明提高燃油喷射压力可有效促进燃油的雾化蒸发,加快混合气形成,提高混合气分布均匀性。     

汽油喷雾碰壁和油膜形成的可视化试验与数值模拟

进气道喷射汽油机混合气形成对燃烧和排放起着重要的作用。为了研究汽油喷雾碰壁过程,利用定容燃烧弹进行了汽油喷雾碰壁直接高速摄影,研究了不同倾斜角度壁面、不同壁面粗糙度和碰壁距离等对喷雾碰壁和油膜形成的影响。在此基础上,利用CFD软件建立了定容燃烧弹内汽油喷雾碰壁和油膜形成过程的三维数值模型。测量了定容燃烧弹内的压力,并与理论值进行了对比分析。研究结果为汽油机进气道喷射系统的设计提供了参考。     

乙醇代用燃料在汽车上的应用研究

文章主要介绍了汽车应用乙醇燃料方案的选择、汽油机使用乙醇代用燃料台架试验、汽油机使用乙醇代用燃料的汽车性能试验和乙醇代用燃料冷启动性能试验等有关乙醇代用燃料在汽车上应用的相关研究内容。     

添加剂对乙醇汽油发动机性能影响的试验研究

以市售93号乙醇汽油作为试验用油,将一种含有过氧化物的助燃剂M以体积分数1‰添加到乙醇汽油中,在发动机试验台架上考察了该添加剂对乙醇汽油发动机燃油消耗率、缸压和瞬时已燃质量分数(mf)的影响。试验结果表明,在发动机未作任何调整情况下燃用乙醇汽油后,发动机燃油消耗率较原汽油机平均升高4.9%,向乙醇汽油中加入1‰体积分数的添加剂M后发动机燃油消耗率较乙醇汽油机平均下降3.1%。同时,加入该添加剂后发动机缸压峰值较乙醇汽油机有所升高,缸压和mf峰值所对应的发动机曲轴转角提前。     

添加乙醇燃料对汽油机起动过程微粒排放的影响

为研究乙醇燃料的添加对直喷汽油机起动过程中微粒排放的影响,通过在汽油中添加体积百分比为10%和20%的乙醇得到E10和E20燃料,采用这两种燃料和汽油燃料对直喷汽油机起动过程的微粒排放进行了研究。结果表明:在起动前10s初始阶段,不论燃用哪一种燃料,排气中微粒数量浓度都会急剧增加,是核态和积聚态两种形态微粒共同作用的结果,而起动过程中微粒数量浓度排放始终以核态为主;随着冷却液温度升高,积聚态微粒数量会大幅度降低;汽油中添加一定数量的乙醇,可以改善在起动工况下的核态微粒排放;燃用E20燃料在20和80℃条件下起动40s内微粒数量总浓度分别降低了37. 8%和64. 5%。     

直喷增压汽油机喷油器匹配及控制策略研究

针对一款国Ⅵ排放直喷增压汽油机电控系统的匹配,进行了不同喷油器的选型测试,对比研究了不同喷油器喷雾特征和燃烧室形状对发动机排放及油耗的影响。在此基础上,对比研究了喷油时刻、喷油比例以及喷油压力等参数对碳烟排放的影响。结果表明:A型喷油器与平顶活塞的匹配组合最佳;不仅碳烟排放低,而且燃烧速率快,燃烧稳定性好;当采用多次喷油模式时,随着第一次喷油时刻的推迟,碳烟排放有减低趋势。但随着第二次和第三次喷油时刻的推迟,碳烟排放反而呈增大趋势;而当增加第三次喷油比例时,碳烟排放会明显增加;部分负荷工况,采用更高的喷油压力对碳烟排放并无明显改善。而在外特性工况,采用更高的喷油压力时,碳烟排放改善效果明显,同时THC也有一定程度降低。     

喷雾燃油试验台定容弹设计

直喷汽油机的喷雾特性直接影响着缸内可燃混合气的形成和燃烧的过程,研究喷油器的喷雾特性对于提高发动机的燃油经济型和排放水平具有重要意义。喷雾定容测试系统是研究喷油器喷雾特性的主要手段之一。     

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。     

电喷汽油机燃用甲醇-汽油混合燃料的排放及催化转化特性研究

研究了多点电喷汽油机燃用不同掺混比的甲醇汽油混合燃料时的排放及催化器的转化性能。研究结果表明:在汽油机参数未做任何调整的情况下,甲醇对催化器前的CO、HC和NOx排放及其催化转化效率的影响与汽油机的转速、负荷和空燃比控制策略有关;随着甲醇汽油混合燃料中甲醇含量的增加,未燃甲醇的排放量变化不大,甲醛排放量增大,乙醇的排放量略有降低,乙醛的排放量很低并基本保持不变;醇、醛类排放经过三效催化转化器后基本接近零排放水平。     

使用乙醇汽油最好配合专用润滑油

车用乙醇汽油是指在普通无铅汽油中加入适当比例（一般为10％）的变性乙醇燃料调合而成的一种新型清洁车用燃料。在汽油中加入乙醇，增加了汽油的氧含量，使燃烧更加充分，能有效降低尾气中有害物质的排放，改善大气环境，在巴西、美国已成熟应用了几十年，许多农业资源国，如英国、荷兰、德国、奥地利、泰国、南非均已制定规划，积极发展燃料乙醇工业。我国河南、吉林、黑龙江、安徽等省份也已全面推广乙醇汽油。     

降低活塞摩擦的技术

对汽油机摩擦损失的研究表明,在低、中转速区域,活塞系统的摩擦损失占汽油机总摩擦损失的20%左右,而在高转速区域,这一比例还会增加。因此,降低活塞系统的摩擦具有降低燃油耗的效果。同时,在车用发动机燃油耗目标限值越来越严格的背景下,更有必要关注活塞的减摩技术。介绍了实用的活塞系统减摩技术,包括减轻活塞质量,以及直接降低活塞摩擦的技术,分析了活塞裙部的减摩效果,着重介绍了在工艺和设计方面可有效降低活塞裙部摩擦的技术措施。研究结果表明,结合减轻活塞质量等降低活塞摩擦的措施,可降低发动机燃油耗约3%。     

用于废气再循环汽油机的双线圈点火

未来,高增压汽油机对点火能量的要求不断提高,由于废气再循环(EGR)在汽油机上变得越来越重要,因此,这种趋势变得更为强烈。BorgWarner公司开发了一种新型双线圈点火系统,可明显改善汽油机对EGR的相容性,这是发动机在较高EGR率和动态运行状态下稳定运行的重要前提条件,能够进一步降低燃油耗。     

二次喷射对直喷增压小排量汽油机影响的数值模拟

采用经试验验证的喷雾和燃烧模型,对一款小排量增压直喷汽油机进行数值模拟,研究二次喷射(不同喷油时刻和喷油比例)对发动机的油膜形成和混合气均匀性的影响。结果表明,在低速全负荷工况下,该款发动机存在一组最佳喷油参数:第一次喷射开始时刻为60°CA ATDC,第二次喷射结束时刻为170°CA ATDC,第二次喷射燃油比例为30%。