用于发动机开发的缸内测试技术

描述了用于揭示缸内过程的光学诊断技术。说明了可在缸内安装光学通路的可视化发动机的特点和激光诊断技术的原理。给出了典型的测试结果，如气体流动、燃油喷射、混合气形成、燃烧及燃烧产物。此外，探讨了光学诊断技术在发动机内部及外部废气再循环研究中的应用。     

集成排气歧管GDI发动机热平衡试验研究

本文中研究了不同的发动机台架热平衡试验方案和试验条件对集成排气歧管缸内直喷(GDI)汽油机热平衡性能试验结果的影响。结果表明:与传统发动机台架热平衡试验方法相比,基于实车散热器、冷却和进排气管路以及附件的台架热平衡试验方案,可降低管路变化造成的系统流动阻力增大、管路传热损失增加、冷却液流量不可控、发动机进出口冷却液温差过小等对热平衡试验不利的因素影响,试验结果更接近实车状态;中冷后进气温度、冷却液温度和开关冷却风机等对热平衡测试结果均有显著的影响;集成排气歧管式发动机的排气歧管内置在缸盖内导致发动机冷却水套的散热量明显增大,冷却系统也必须提供更大的冷却能力才能满足发动机的热平衡需要。     

富士重工公司的新一代水平对置发动机

介绍日本富士重工公司开发的新一代水平对置4缸发动机。与原有的水平对置发动机相比,新型发动机加长了活塞的行程,设计的燃烧室非常紧凑,实现了主运动系零部件的轻量化,进、排气门均采用主动气门控制系统,并配装了高效率的小型机油泵,降低了发动机的摩擦损失,使燃油耗降低约10%。     

丰田新型1.2 L ESTEC涡轮增压直喷汽油机

丰田汽车公司正在开发一系列符合经济型高热效率燃烧(ESTEC)开发理念的发动机。继2.0L缸内直喷涡轮增压发动机8AR-FTS投放市场后,介绍8NR-FTS发动机的开发。8NR-FTS发动机为1.2L直列4缸火花点燃式的小型化涡轮增压缸内直喷汽油机。基于8AR-FTS发动机相同的基本理念,8NR-FTS发动机集成了各种节能技术,诸如集成排气歧管的气缸盖、通过带有中间锁止装置的智能广角可变气门正时系统(VVT-iW)实现的阿特金森循环,以及为实现快速燃烧采取的缸内强化涡流。该发动机采用缸内直喷的直喷涡轮增压(D-4T)系统,替代了兼备进气道喷射和缸内直喷的涡轮增压高版本汽油机(D-4ST)系统。结合单涡道涡轮增压器和VVT系统的控制,实现了发动机低速工况下的高扭矩特性。该发动机还采用了起停控制策略,通过在第一个压缩的气缸内分层喷射,实现了快速无冲击重新起动。发动机可以匹配6档手动变速器(6MT)或无级变速器(CVT)。尤其在CVT模式下,通过换档控制,减小了涡轮增压器的滞后期;通过“常规”和“运动”两种驾驶模式的转换,能够实现具有驾驶乐趣的动力性能和出色的燃油经济性。     

进排气系统对整车性能的影响

进气系统是为发动机气缸内燃烧提供充足干净的空气,排气系统主要作用是降低排气噪声,防止排气泄漏,保持排气畅通。进排气系统设计的好坏直接影响发动机功率的发挥,对整车的动力性和经济性产生影响,同时进排气系统设计的好坏对整车的噪声水平也有很大的影响。     

发动机增压概述

为了在不改变发动机排量的条件下压榨出更大的功率，发动机工程师想出了各种办法，比如精确控制进排气，或者利用缸内直喷改善燃烧，不过这些都比不上发动机增压效果明显。     

多缸汽油机各缸示功图进排气压力波分析研究

本文采用高精度、高分辨率的压力传感器对CA6102汽油机27个工况下10 个循环的燃烧压力和4个循环的进排气压力进行了分析研究，总结出了节气门开度（负荷）、发动机转速对缸内燃烧压力的影响，同时指出，排气干扰主要是由于排气岐管的设计不合理造成的，为改进设计提供了依据。     

2.0T直喷汽油发动机性能及燃烧分析

研究2.0 T直喷汽油机的喷油正时、喷油压力、进排气相位和点火提前角对发动机动力性、燃烧特性和经济性的影响。研究结果显示,发动机的动力性达到了设计目标。在2 000 r/min、200 kPa BMEP(Brake Mean Effective Pressure,平均有效缸内压力)工况,发动机的比油耗可以达到375 g/k Wh,达到国际先进水平。     

三气门汽油机性能优化分析

为了开发具有先进性能的发动机,文章对一款二气门汽油机的性能进行升级,开发了三气门汽油机。通过对原机气门数的增加、气门直径的优化和进排气道改进设计,以达到提高汽油机进气充量,提升发动机动力性能的目的。运用GT-POWER软件对开发的三气门汽油机进行充气效率、动力性、缸内压力和缸内温度的分析,评估了三气门发动机的性能。并对改进后的汽油机进行了试验验证,表明计算分析结果与试验结果一致性较好,该发动机性能提升方法可行。     

采用低热损失燃烧概念的高效率柴油机——丰田直列4 缸2. 8 L ESTEC 1GD-FTV 发动机

为了应对柴油机日益增长的需求,并力求在提高扭矩性能的同时实现节能,开发了1 款新型高效率2． 8 L 直列4 缸柴油机。该发动机以1 种创新的燃烧概念为基础,通过减少冷却损失,使发动机效率得到了提高。通过限制缸内气流及改善燃烧室隔热,减少了冷却损失。为了避免限制气流对排放产生影响,开发了1 种能够通过优化缸内燃油分布来提高缸内气体利用率的新燃烧室形状。采用了1 种能够根据气体温度改变壁面温度的新型隔热涂层来提高燃烧室的隔热性能,因而减少了冷却损失,并避免了进气加热的协调作用。为了采用这种燃烧概念,并同时提高动力性能,必须着重调整进排气道的高流量特性。通过采用具有独立功能的进气道、优化进气门的直径和布置、以及提高进排气系统的总体效率实现了这种调整。由于优化气道形状需要更大的设计自由度,因此开发了1种具有较高密封性能的新型气缸盖衬垫,这种缸径为92 mm 的气缸盖衬垫仅采用4 个缸盖螺栓。由于整台发动机都贯彻这种燃烧概念,并结合各种减小摩擦的技术,该发动机的CO2排放比原有机型的减少了约15%,最高热效率约达到44%。     

D型进排气歧管

在解放牌汽车发动机的改进设计中,尽量减小进排气系统的阻力,提高充气效率,是提高发动机整机性能的重要途径之一。我厂在生产CA10C型发动机的同时,研制了D型进排气歧管,并且获得了满意的经济效果。     

电控液压驱动可变气门机构的应用研究

在1台装备了自主开发的电控液压驱动可变气门机构的进气道喷射单缸试验发动机上,成功地实现了汽油机SI燃烧和可控自燃(CAI)燃烧。研究结果表明,采用自主研制的电液无凸轮轴气门机构能够实现可变气门定时及可变气门开启持续期;该机构在SI模式下能满足发动机的动力性要求且燃油经济性和CO,HC排放有所改善;通过排气门早关、进气门晚开策略,在转速为1 000 r/min、过量空气系数为1的工况下,进气门开启506~511°CA,排气门关闭242~278°CA气门正时范围内实现了CAI燃烧,CAI燃烧获得的最大平均有效压力可达0.395 MPa。     

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。     

中重型商用车发动机进排气系统的测试与匹配性研究

利用计算机作为通信和指令控制的上位机,组建了一套进排气系统多点压力、温度的自动采集和记录测试系统。使用该测试系统,对不同类型的发动机进排气组件进行了匹配性研究,经过系统的压力、温度对比试验,针对具体一款发动机找到最佳的进排气组件,有效地改善了发动机的经济性、动力性和排放性能。同时该测试方法作为一种技术手段为发动机匹配性的设计与优化提供了客观、量化的试验数据。     

排气道EGR策略下CAI燃烧缸内工质混合状态的模拟研究

利用三维设计软件Catia以及三维流体计算软件Fire建立了CAI发动机模型,着重研究了排气道EGR策略下压缩行程缸内工质的混合状态。结果表明,在压缩行程初期缸内工质呈如下混合状态:混合工质处于弱流动阶段,速度场分布均匀;缸内混合工质湍流动能小;缸内汽油浓度场分布不均,进气门一侧浓度大,排气门一侧浓度小;缸内工质的温度场与浓度场分布相反,进气门一侧缸内温度低,排气门一侧缸内温度高。随着活塞的上行,缸内混合工质流速和湍流动能先增大后减小,混合工质的浓度场和温度场越来越均匀。     

奇瑞捷豹路虎2.0T汽油发动机 匹配车型:揽胜极光

正专家点评:INGENIUM 2.0T涡轮增压发动机是一款技术应用比较全面的发动机,比如缸内直喷、低惯量转子涡轮、双平衡轴等。尤其是进排气双可变气门正时,对排气门的相位调节能够保证在发动机低转速时排出更多的废气驱动涡轮,减少涡轮迟滞现象,其效率表现突出。揽胜极光所搭载的INGENIUM 2.0T发动机出自于福特的EcoBoost 2.0T涡轮增压发动机。最大功率为177kW/5500rpm,最大扭矩为340Nm/1750rpm。该发动机采用了铝制缸体、缸盖以及油底壳轻量化设计。在技术方     

FSAE赛车发动机进排气管分析

运用GT-Power软件建立FSAE赛车发动机系统仿真模型,计算发动机在不同转速下的性能,分析进排气管长度对发动机性能的影响。结果表明,进气管长度对发动机充气效率、扭矩、功率的影响比排气管更显著,合理设计进排气管长度是优化进排气系统的有效方法。     

卡罗拉1ZR-FE发动机可变正时系统结构与检修

一、引言 一汽丰田卡罗拉轿车1ZR-FE发动机采用了VVT-i技术,VVT-i即Variable Valve Timing-intelligence（智能型可变气门正时系统）。1ZRFE发动机在进排气凸轮轴上加装VVT-i控制机构,用于在不同发动机转速范围内调整进排气门的配气正时,提高充气效率,     

缩缸强化汽油机用高效排气消声器

近年来,主动消声技术被用于多种柴油车和汽油车的进、排气系统。在前期的开发过程中,对主动元器件(执行器、电子硬件和软件)进行了严格改进,并对其耐久性进行了专业验证,即使在非常恶劣的条件下,系统的性能亦有所改善。根据不同用户的目标要求,与常规排气系统相比,获得了相应的效益。例如,可以用主动单排气系统替代高效4缸汽油机被动常规双排气系统,它既不会对声学目标产生负面影响,也不会影响大幅节省设计空间和减轻质量目标的实现。特别是可利用空间优势实现创新的排气系统布置。为了支持未来发动机的缩缸强化,提出了一种超紧凑的排气布置。通过将排气系统的所有零件集中到发动机附近,例如将其集成在发动机机舱内,以进一步腾出车底空间,为安装其他设备(例如油-电混合动力车的电池)或优化车底流动性提供条件。因此,采用主动排气技术可以实现车辆设计的总体优化,并有可能最终支持二氧化碳排放更低且采用缩缸强化和混合动力发动机的未来汽车。     

直喷汽油机燃烧系统开发中的喷雾激光诊断技术

我国的直喷汽油发动机（SIDI）技术开发还不成熟。在SIDI燃烧系统的研发中，激光诊断、三维计算流体力学（3-DCFD）和基于光学发动机的燃烧诊断是三种重要技术。激光诊断技术可对燃油雾化与蒸发过程进行可视化以及定量测量，为数值计算和建模提供实验验证进而提高仿真的精确性，为缸内混合气形成过程及燃烧诊断提供直观的物理描述和...