缸内直喷天然气发动机的开发

以一台四缸进气道多点顺序喷射式汽油机为原型,开发了缸内直喷天然气发动机,并进行了不同燃烧室设计方案的仿真对比、电控系统和燃料供给系统的设计开发.对缸内直喷天然气发动机、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.结果表明,缸内直喷天然气发动机在中低转速时与原汽油机动力性相同,总功率和最大扭矩仅分别下降了 3.8...     

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.     

基于2阶段喷射的缸内直喷汽油机HCCI燃烧的研究

在缸内直喷汽油机（GDI）上采用2阶段燃油喷射技术来控制缸内混合气形成和燃烧，在GDI发动机上实现了均质混合气压燃（HCCI）燃烧方式，研究了缸内2阶段汽油喷射对HCCI燃烧特性的影响。结果表明，压缩行程中的第2次喷油时间可以有效地控制燃烧始点，二次喷油持续期可以控制燃烧速率、燃烧相位和拓宽发动机负荷。     

缸内直接燃烧——从化油器到SIDI缸内直喷技术

近期，随着新一代凯迪拉克CTS中国上市，其3．6升SIDI缸内直喷发动机技术随之浮出水面，有关“缸内直喷”技术的话题再度热门起来。什么是缸内直喷技术，这项技术有哪些特点，我们一起来看。     

喷射参数对单喷孔CNG缸内直喷发动机混合过程的影响

利用数值模拟的方法,研究了喷孔直径、喷射脉宽和喷射提前角对单喷孔CNG缸内直喷的可燃混合气形成和浓混合气区域中心变化过程的影响,并利用纹影法对比了试验与仿真计算射流长度和宽度,验证了计算模型。结果表明,喷孔直径过小,浓区中心较偏向于燃烧室壁面,可燃混合气在涡旋受挤压后形成速度快;喷孔直径过大,涡旋受挤压后气体动能低,浓区中心靠近燃烧室壁面,缸内混合气形成较差;喷射脉宽增加,可燃混合气形成速度与总量增加,浓区中心靠近燃烧室壁面;当喷射脉宽过长,射流形态发生变化,影响了可燃混合气的形成;喷射提前角越小,涡旋受挤压后气体动能越大,可燃混合气生成速度越快,但可燃混合气受混合时间的影响,并且,浓区中心易受涡旋气体运动的影响;合理优化喷孔直径、喷射脉宽、喷射提前角均有利于获得均质混合气,但优化喷射脉宽和喷射提前角更有利于均质混合气的增加。     

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。     

缸内直喷汽油机喷油及燃烧过程三维数值模拟

对某直喷汽油机部分负荷时的进气、喷油、混合气形成及燃烧过程进行了数值模拟。分析了喷油正时对混合气分布、燃烧性能及排放性能的影响。模拟结果显示,在喷油开始时刻为480°曲轴转角时混合气分布比较理想,达到了分层稀燃的目标。生成物NO的主要来源是参与燃烧的空气中的氮,NO的生成随温度的提高而急剧增加;炭烟生成的条件是高温和缺氧,局部较浓混合气相对缺氧导致炭烟生成。     

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。     

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。     

缸内直喷CNG发动机燃烧过程及NO生成率的仿真分析

基于缸内直喷CNG试验样机,在前期燃烧过程可视化试验研究结果的基础上,利用三维仿真软件FIRE建立了燃烧过程的仿真计算模型。在验证模型的基础上,计算分析了不同喷气量对缸内速度场、浓度场、火焰传播速度、温度场和NO生成率的影响。结果表明,当缸内温度大于2 000 K且喷气量当量比为0.8～1范围内时先生成NO,且最大NO生成率出现在放热率峰值之后;当喷气量减小时,放热率峰值降低,NO生成率降低。     

缸内高压直喷天然气发动机燃烧过程数值研究

以直喷天然气发动机为研究对象,基于正庚烷-甲烷化学动力学机理对发动机的燃烧过程进行了三维数值模拟,并对NO_x,CO和炭烟的排放趋势进行了预测。结果表明:对于缩口燃烧室,随着燃烧室凹坑深度的减小和燃烧室喉口直径的增大,天然气扩散燃烧火焰的传播速度越快,指示热效率越高。在燃烧室总深度相当的情况下,直口燃烧室形成的气流运动对天然气扩散火焰传播的促进作用小于缩口燃烧室,且对于直口燃烧室,采用较小的凹坑深度和较大的喉口直径不利于天然气在前期预混燃烧阶段的火焰传播,从而导致指示热效率的降低。采用缩口设计,减小燃烧室凹坑总深度和增大燃烧室凹坑的直径会导致NO_x排放的增加,但有利于CO和炭烟的控制。因此,对于高压直喷天然气发动机,采用缩口燃烧室设计有利于热效率和排放的兼顾,但是需要各个燃烧室尺寸的合理配合。     

汽油机缸内直喷技术开创发动机新时代

奥迪轿车装备的发动机采用缸内直喷技术,这种缸内直喷发动机被称为汽油直喷式发动机（FSI）,直喷式发动机的动力性和燃油经济性均得到了较大提升。     

汽油缸内直喷技术介绍

对于一台汽油发动机来说,将汽油送人汽缸,并与空气混合,再使油气混合物充分燃烧才能获得强大的动力,因此油气混合技术也是发动机的关键之一。在经历了化油器、单点电喷、多点电喷技术阶段之后,油气混合技术终于进入了直喷时代,越来越多的车型开始采用直喷发动机,那么直喷发动机的技术关键点都有哪些呢？     

残余废气系数对缸内直喷发动机热-功转换过程影响研究

为研究残余废气系数对缸内直喷发动机热-功转换过程影响,基于一台1.5L的缸内直喷发动机进行试验。试验工况为:n=1700r/min,BMEP=10bar、n=2200r/min,BMEP=10bar、n=3000r/min,BMEP=10bar;研究结果表明:适当的残余废气系数可提前CA50位置、PCP位置,延长燃烧持续期,增加COVIMEP,但均可提高发动机的热效率,与高转速工况相比,低转速工况热效率改善效果更为明显。     

国内首台大功率高压直喷天然气发动机上市

中国第一台大功率缸内高压直喷压燃式天然气发动机（简称HPDI发动机）上市发布仪式近日在京举行。这一技术创新成果,是由中国首家研发和生产缸内直喷天然气发动机的合资公司——潍柴动力西港新能源发动机有限公司推出的。该项目的开发成功,填补了国内天然气缸内直喷发动机在应用领域的空白,将是中国天然气发动机发展史上的一个里程碑。     

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。     

天然气发动机缸内喷气技术的研究

本文实现了天然气发动机制工内非高压直接喷射天然气，在结构上和控制时刻将空气的吸入和天然气的喷入完全分开，成功地解决了天然气发动机充气效率下降的问题，对缸内喷射天然气发动机与进气门处喷射天然气发动机，汽油机的性能进行了分析对比。     

CO2缸内喷射对直喷柴油机燃烧排放特性的影响

在一台单缸直喷柴油机上用CO2喷射来模拟EGR,研究了CO2缸内喷射始点和喷射量对直喷柴油机燃烧和排放的影响.结果表明:CO2喷射始点提前时,燃烧始点推迟,NOx排放降低.与外部EGR类似,增大缸内CO2喷射量,也可明显降低NOx排放;但是碳烟排放先增大后减小.     

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.