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.     

基于模拟计算的GDI发动机燃烧室优化设计

利用AVL Fire软件,对一款高压缩比直喷汽油机的缸内流动及喷雾过程进行了数值模拟,研究了不同燃烧室设计方案对缸内流动过程的影响。结合滚流、旋流、湍动能、缸内当量比分布等8项评价指标,分析了不同方案对混合气形成的改善效果。通过分析计算结果,并引入优化率对燃烧室设计进行评估,评估结果表明,最优方案在高转速工况和低转速工况的优化率分别达到了25.3%和23.4%,发动机缸内混合气的形成过程得到了明显的改善。     

喷油器安装角度对缸内直喷汽油机混合气的影响

以侧置喷油器的缸内直喷汽油机为对象,采用数值计算分析方法对混合气形成过程和喷油器安装角度对缸内混合气形成的影响进行了分析.结果表明,缸内气体流动对燃油喷束形态影响很大;转速不同时,缸内混合气形成过程差异较大;点火时刻的缸内混合气成分对喷油器安装角度较为敏感,可以通过改变喷油器安装角度在一定程度上优化缸内混合气的成分.     

DVVT对缸内直喷增压发动机性能影响的试验研究

通过对GDI增压发动机进行DVVT扫点试验,研究了DVVT对GDI增压发动机外特性性能、部分负荷燃油经济性和怠速稳定性的影响。试验结果表明:对于试验发动机的凸轮轴型线而言,排气VVT的开启对发动机性能起到负面影响;外特性方面,中等转速工况采用较大的气门重叠角可提高体积效率;高转速采用较小的气门重叠角可提高充量系数;怠速和部分负荷工况下,较小的气门重叠角对改善发动机稳定性有一定帮助。     

可变气门升程与正时对直喷汽油机缸内流动特性的影响

利用CFD三维数值模拟软件模拟了1台缸内直喷汽油机的进气及压缩过程,分析比较了不同最大气门升程及进气正时下缸内流场的变化规律。结果表明:减小最大气门升程可以使进气行程中缸内气体的速度及湍动能显著增加,但在压缩末期的滚流比要略小;在小气门升程下,进气门早开或者晚开都会使得进气过程的湍动能显著增加,在距上止点5mm,10 mm,15 mm的3个横截面上,早开和晚开进气门会使最大平均湍动能分别增加28.29%和43.47%,20.7%和40.81%,23.07%和49.58%,但在压缩后期间,进气门早开或者晚开时对缸内的平均湍动能影响不大;在小气门升程下,进气门的开启时间对压缩末期湍动能的分布有较大的影响,早开或者晚开进气门会使缸内的湍动能趋于一致。     

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。     

发动机颗粒排放和再生频率对汽油机颗粒捕集器效率的影响

汽油机颗粒捕集器(GPF)是1种重要的排放后处理系统,能使汽油缸内直喷(GDI)发动机达到现行的排放标准。现行标准规定的非挥发性颗粒物直径大于23.0nm。然而,随着排放法规的逐渐严格,GPF过滤效率需要进一步提高,并且可能会对直径低至10.0nm的非挥发性颗粒物排放进行限制。GPF过滤效率取决于在发动机运行期间聚集在GPF上的炭烟量。在车辆运行期间,当排气温度足够高且含有足够的氧气时,GPF通常是“被动”再生的。研究了发动机废气颗粒数排放(PN)和GPF再生频率对GPF过滤效率的影响。采用2种GPF技术,分别在2台发动机台架上进行了测试,并匹配2台量产车在转毂台架上进行了测试。试验发动机颗粒物排放数量分布的带宽很广,几乎达到1个数量级,更具实际排放代表性。GPF的过滤效率通过符合规定的颗粒数系统(非挥发性颗粒直径大于23.0nm、下限为2.5nm)的粒子计数器,以及差分迁移率光谱仪进行测量计算获得。结果显示,GPF有规律地达到可再生的条件,并且GPF的平均驾驶循环过滤效率高度依赖于发动机颗粒物排放量;当发动机颗粒物排放量增加约1个数量级时,GPF的过滤效率显著提高。研究表明,根据发动机颗粒物排放量选择合适的GPF技术非常重要。     

均质直喷汽油机喷油起始角对低转速下缸内油气混合过程的影响

为深入研究低转速下均质直喷汽油机喷油起始角对缸内油气混合过程的影响,选择1 500r/min全负荷工况,利用STAR-CD软件对比分析了4个不同喷油起始角条件下发动机缸内的油气混合过程.     

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。     

排气早开角对低散热Atkinson循环汽油机能量分配的影响

基于GT-Power软件建立某增压汽油机仿真模型,并通过试验验证模型的准确性。优化原模型配气机构,设计包角更大的进气凸轮以实现Atkinson循环,设计多组排气凸轮以得到20°~80°范围内的多个排气早开角(θ_(EVO)),改变传热模型实现缸内的低散热条件,模拟分析了1 500 r/min,40%负荷时,θ_(EVO)对低散热前后Atkinson循环增压汽油机能量分配的影响。结果表明:常规散热条件下,该汽油机的燃油经济性在θ_(EVO)为60°~70°范围内时较佳,而低散热条件下,该汽油机的燃油经济性在θ_(EVO)为50°~60°范围内时较佳;降低传热系数后,该汽油机散热损失的能量大幅减少,由此减少的能量在不同θ_(EVO)下转化为指示功的比例不同,θ_(EVO)为55°时转化比例为17.4%,此时指示热效率与原机相比提高了6.58%;而常规散热条件下Atkinson循环增压汽油机的指示热效率只比原机高3.79%,说明结合低散热技术能进一步增强Atkinson循环的节能效果。     

涡轮增压汽油机火花塞的性能试验研究

利用由电力测功机和涡轮增压汽油机组成的测试平台对一种火花塞的设计和性能进行了试验验证和研究。研究结果表明:火花塞的最高温度在800℃以内,火花塞温度随着点火提前角和空燃比的增大而升高,点火提前角每增加1°,温度升高10～15℃,空燃比增幅为1时,温度升高10～30℃。火花塞的间隙、热值设计合理,基于当前的发动机点火系统,应用在涡轮增压汽油机上可实现稳定可靠点火,没有早燃倾向。     

点燃式发动机火花塞附近湍流运动规律的研究

在一台倒拖发动机上,用热线风速仪测定了火花塞附近的气流运动情况,分析了发动机转速、节气门开度和气门升程对湍流参数的影响。结果表明,在压缩中后期,火花塞跳火间隙处气流的平均速度、湍流强度与转速成正比。对于结构一定的发动机,在压缩后期,湍流标尺只与转速有关。在一定范围内减小气门升程,湍流标尺减小。     

汽油机缸内滚流运动的评价研究

综述了国内外内燃机缸内空气运动的评价方法,指出了这些评价方法各自的侧重点。设计了一种气道试验台,提出了新的评价方法,并基于LabVIEW开发了一个与该气道试验台相适应的气道试验台测控软件;基于此气道试验台对CG125发动机进行了气道试验。结果表明,缸内气体流动是立体的、复杂的气流运动,传统气道试验台测出的几个孤立点的数据不能完全反映缸内气体流动的全貌,而本气道试验台能够测量缸内任意角度,任意方向的气体运动的矢量,从而更准确地反映缸内气体流动的真实情况。     

进气参数对HCCI汽油机缸内残余废气分布的影响

在采用全可变气门机构的汽油HCCI试验机上,固定排气门升程和相位,选取了4组不同的进气门升程与相位组合,并应用Simpack软件对气体流动进行计算,同时还引入了残余废气的空间分布率和不均匀度的概念,分析了进气门相位和升程对缸内残余废气分布的影响。结果表明:改变进气门的开启定时和升程会对缸内残余废气的分布造成一定的影响,进气门开启定时对缸内残余废气不均匀度的影响比进气门开启升程对其的影响要大;进气门开启时刻越早,上止点附近残余废气不均匀度越小。     

汽油机进气道及缸内气体流动试验研究与数值模拟

利用中国第一汽车集团公司技术中心自行研制开发的滚流试验台,采用AVL气道流通特性评价法则测量了某汽油机进气道的滚流比和流量系数.应用计算流体力学仿真软件STAR-CD,采用有限容积法对该汽油机进气过程进行了数值模拟计算.模拟结果与试验结果吻合较好,因此在模拟分析的基础上提出了改进措施.模拟结果表明,加装合适的副气道可达到提高滚流强度而不损失流量系数的目的.     

博世“锐能”铂铱合金火花塞，强劲性能的超凡体现

火花塞是发动机点火系统中非常关键的组成部分，直接影响到发动机的性能。它不仅与发动机的油耗关系密切，甚至直接关系到加速快慢。     

火花塞在现代发动机上应具备的特征

从火花塞的结构阐明火花塞在发动机上应具备的性能,为满足这些性能,发动机和火花塞之间应进行匹配试验。     

滚流对火花点火式发动机性能的影响

火花点火发动机气缸内空气运动的滚流与涡流一样，都可以增加燃烧室中的湍流强度，提高火焰传播速度和燃烧速率，从而改善燃烧过程，提高发动机的动力性能。本文详细介绍了滚流形成机理和影响滚流的气道参数。对2气门TJ376Q发动机的试验结果表明：新进气道的设计提高了缸内空气运动的滚流强度和流量系数，通过进气系统的优化，可以增加发动机最大转矩和最大功率输出，试验在电控燃油喷射下精确控制燃油，降低了最低燃油消耗率。     

缸内直喷汽油机多孔喷油器喷雾特性试验研究

为了研究缸内直喷汽油机多孔喷油器的喷雾特性,建立了定容喷雾试验装置,对不同环境压力和不同喷油压力条件下的自由喷雾和碰壁喷雾过程进行了拍摄,分析了壁面距离和壁面倾角对喷雾特性的影响。研究发现:多孔喷油器与传统的旋流式喷油器的喷雾特性存在较大差异。多孔喷油器的喷雾锥角受环境压力影响较小;随着环境背压的增大,贯穿距离和喷雾锥角呈现先增大后减小的特点;喷雾锥角随着喷射压力的提高略有增加。在碰壁喷雾发展过程中,不同环境压力下喷雾油束与壁面接触面积接近;随着壁面距离的增加,碰壁喷雾高度递减,碰壁后的喷雾高度存在波动;随着壁面倾角的增大,碰壁喷雾高度和增大。在壁面倾角的增大过程中,影响碰壁喷雾半径的因素较多,呈现出较复杂的变化规律。以上研究为多孔喷油器的设计及其与燃烧室的匹配提供了理论依据。