柴油机准均质混合气形成的数值模拟

利用KIVA-3V模拟了一台单缸二冲程柴油机通过早喷形成准均质混合气的过程,分析了喷嘴的不同结构对缸内混合气浓度场和温度场的影响。模拟计算表明,利用早喷可以形成稀薄准均质混合气;燃烧室形状影响混合气浓度场和温度场。为使稀薄准均质混合气在缸内合理分布,在不改变活塞ω形状的条件下,使用单孔喷嘴能有效避免燃油碰壁的发生。     

柴油机HCCI燃烧的均质混合气制备

介绍了均质充量压缩着火燃烧的概念、优缺点及其良好的发展前途与当前面临的困难。分析了HCCI混合气制备的重要性，总结了柴油机HCCI混合气制备的典型方法和成功经验，并分析了混合气制备对HCCI燃烧排放、着火相位的控制以及功率输出的影响，探讨并展望了HCCI混合气制备的可能发展方向。     

柴油机不同负荷混合气形成与燃烧过程研究

应用柴油机工作过程可视化装置对柴油机在不同负荷下的混合气形成与燃烧过程进行了试验研究。研究结果表明:在小负荷时柴油机的混合气形成与燃烧过程表现为预混合多点同时压燃;在一定范围内,随喷油量的减少和喷油提前角的加大,柴油机着火滞燃期延长,有利于形成预混合压燃。     

均质缸内直喷汽油机混合气形成过程的数值分析

针对某缸内直喷汽油机进行了喷油器喷嘴内部流场的多相流仿真分析,并将其结果作为初始条件输入到喷射模型中.将校定后喷射模型集成到缸内混合气动态分析模型,进而对发动机的缸内燃油与空气混合过程进行了欧拉--拉格朗日仿真分析.通过比较两款不同喷束的喷油器发现:缸内混合气的均匀度对于喷束布置较为敏感,比较宽广的喷束布置方案易于得到更加均匀的混合气.     

混合气分层对HCCI汽油机极限负荷和燃烧特性的影响

对比研究HCCI汽油机在不同空燃比下采用混合气分层策略时的极限负荷、NOx排放量和燃油经济性,考察了在此策略下过量空气系数λ和EGR率对HCCI发动机燃烧特性的影响。结果表明,混合气分层压缩燃烧模式能有效降低HCCI燃烧的压力升高率,具有拓展负荷范围的潜力,但同时也使NOx排放增加;适当的过量空气系数能在一定程度上改善HCCI发动机的燃烧特性,采用9%的EGR率时发动机油耗率最低,具有明显节油效果。     

对置活塞二冲程缸内直喷汽油机混合气形成的数值研究

针对对置活塞二冲程汽油机缸径小、冲程长的特点,利用三维CFD软件AVL-Fire对缸内喷雾方向进行优化,实现全负荷工况下(6 000r/min)的缸内混合气均匀混合;并且基于优选的喷雾方向,研究部分负荷工况下(2 000r/min)二次喷射策略(不同喷油时刻和喷油比例)对缸内混合气分层分布的影响。结果显示,增大排气侧3束喷雾的中心线与气缸中心面夹角β会导致燃油蒸发率降低,而增大进气侧3束喷雾的中心线与气缸中心面夹角α有利于提高缸内混合气的均匀度;在部分负荷时,当第一次喷油时刻为内止点前140°曲轴转角,第二次喷射时刻为内止点前60°曲轴转角,第二次喷油量为总喷油量的33%时,缸内形成理想的混合气分层分布。     

单段与两段喷射均质直喷汽油机混合气形成研究

针对某均质缸内直喷汽油机低速时燃油湿壁问题,用定容弹试验对喷雾模型进行标定,同时使用FIRE 软件对单段和两段喷油策略的混合气形成过程进行数值模拟研究.结果表明,转速为2000 r/min的全负荷工况下,单段喷油时燃油湿壁现象较为严重,而采用两段喷油可明显改善燃油碰壁情况,且点火时刻缸内混合气均匀性也得到改善;第2段喷油结束时刻越晚,燃油碰壁量越小,混合气浓度分布均匀性越差.     

乙醇均质压燃的模拟与试验研究

在改造后的ZS1105单缸HCCI试验机(自然吸气式)上对乙醇燃烧进行了试验与模拟研究,得出以转速和平均指示压力表示的HCCI工作区域,并对该工作区域内的部分性能进行了预测.结果表明,在整个工作区域中,有EGR时试验所得最大平均指示压力为0.595MPa,无EGR时试验所得最大平均指示压力为0.55MPa,而模拟值分别为0.5MPa和0.4MPa;在HCCI工作区域内,模拟指示热效率和NOx排放与试验变化趋势相吻合.     

进气温度对乙醇燃料均质压燃燃烧过程的影响

采用自行设计的进气温度控制系统,在一台由CA6110柴油机改造而成的均质压燃(HCCI)单缸机上进行了进气温度对乙醇HCCI燃烧影响的试验研究。研究发现,在每个工况下都存在一个对应于最大热效率的进气温度,称之为最佳进气温度(PIT),得到了发动机转速、过量空气系数和最佳进气温度间的MAP图。当实际进气温度低于最佳进气温度时,混合气燃烧不及时,指示效率下降;实际进气温度高于最佳进气温度时,混合气燃烧提前,压缩负功增大,指示效率下降;只有当进气温度处在最佳进气温度时,才有最大的指示效率。     

EGR对二甲醚HCCI着火过程的数值模拟研究

从化学反应动力学的角度,应用单区燃烧模型和已建立的二甲醚（DME）化学反应机理,对DME均质充量压燃（HCCI）的着火过程进行了数值模拟,分析了不同EGR率对其着火过程的影响,并从热效应及化学效应两方面分析了内部热EGR对燃料着火过程的影响。研究结果表明：内部热EGR对DME的HCCI着火过程有着显著影响。     

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。     

采用旋流喷油器的二冲程直喷汽油机混合气形成过程的数值解析

将旋流喷油器应用到二冲程发动机上,利用其喷雾锥角大、贯穿距离较短等优点,高转速下促使燃油在短时间内与空气混合。由三维画图软件绘制实体模型后,使用AVL Fire软件对直喷式喷油器与旋流喷油器的喷雾形态进行对比,模拟二冲程直喷发动机的缸内混合气形成过程。结果表明：在大负荷功率下,在ABDC15°曲轴转角时开始喷射的燃油不会因扫气的影响造成燃油短路,并且能够加快混合速度,获得较好的均质混合气。     

燃烧室形状对直喷式柴油机燃烧过程影响的仿真研究

利用CFD模拟软件Fire模拟研究了柴油机不同径深比的缩口形燃烧室对缸内混合气形成、燃烧过程和排放物形成的影响。研究结果表明:三维仿真模拟缸内压力和放热率曲线与试验值基本一致;SF5型燃烧室喷雾贯穿距长,喷雾碰壁早,燃油蒸气反弹使得喷雾分布不均匀,局部出现缺氧,炭烟排放较高;SF5型燃烧室缸内混合气混合良好,燃烧完全,缸内温度较高,NOx生成量大,可以采取推迟喷油的方式降低缸内燃烧温度,从而降低NOx排放。     

495ZLQ柴油机参数匹配与性能计算分析

利用发动机模拟计算软件BOOST建立了495ZLQ柴油机的计算分析模型,探讨分析了不同增压器型式、排气管结构、压缩比及供油提前角等匹配参数对整机性能的影响,并确定了较合适的匹配参数。对选定的柴油机优化方案进行了标定转速3 200 r/min和最大扭矩转速2 200 r/min下的负荷特性模拟计算分析与试验验证。结果表明,模拟计算结果与试验值较为一致,柴油机性能符合预定的目标,为该柴油机改进设计与试验研究提供理论依据和研究方向。     

内燃机进排气系统的数值模拟

随着排放法规的日趋严格和能源的日益紧缺,发动机燃烧过程的优化显得尤为重要。文章利用GT-Power软件建立了某发动机工作过程的仿真模型,应用总变差减少的有限体积法（FVM—TVD）对该发动机的进排气系统进行数值模拟,包括进排气管内流体流速随曲轴转角变化的情况,以及进排气管内的压力波动情况。计算结果表明,动态效应对进排气管内的宏观气流运动有较大的影响。在压力波动和脉动效应等因素的作用下,进排气管内流体的流速和流量均呈波动状变化。     

柴油废气重整柴油机工作过程数值模拟

柴油机的主要排放污染物是碳烟和NOx,柴油重整废气再循环（REGR）可降低NOx和碳烟排放。文章利用三维CFD软件FLUENT,模拟计算并对比分析了ZS195柴油机在原机和柴油废气重整2种情况下的气缸内部燃烧压力、温度、O2浓度、NOx浓度和碳烟浓度。结果表明：柴油废气重整后的气缸内部平均压力和平均温度升高,但是最高温度降低;气缸内部O2浓度降低;NOx排放和碳烟排放同时降低。