SOFIM柴油机进气管性能测试和试验优化

在气道试验台上对IVECO A10.30旅行车配装的SOFIM2.5 L涡轮增压发动机进气管进行流动测试,结果表明,该发动机进气管存在着较大的进气不均匀性.该文介绍了在保证安装的条件下,增大进气总管容积、流动的横截面积和气流的弯转圆角,把改进后的进气管制成石膏模型,在气道试验台上进行流动测试.试验结果表明,改进后的进气管与原进气管相比,充气效率平均提高9.6%,进气均匀性平均提高4.6%.     

气波增压柴油机排气管设计与实验

柴油机采用气波增压可有效降低NOx和烟度排放，匹配气波增压器的柴油机需重新设计排气管，除满足安装要求外，就是要保证进入气波增压器的排气压力稳定。设计侧向和中央出口渐扩式排气管，基于三维设计软件CATIA对这2种管进行几何建模及结构分析，确定满足气波增压要求的排气管结构，然后再基于流动分析软件ANSYS对这些试验管进行流动分析，综合考虑确定性能较好的排气管，加工出该管并进行台架实验。实验结果表明：采用该排气管的气波增压柴油机的动力和排放性能，在低转速下优于原机；在中等转速下接近原机；在高转速下比原机差。     

柴油机的空气—空气中冷器

伏尔伏卡车公司已经研制了一种空气一空气中冷器系统以冷却卡车用涡轮增压柴油机的增压空气。公司认为这种用空气冷却空气的方法较用水冷却空气结构上简单而且效率高,更由于没有运动零件,可靠性亦提高。该公司设计的中冷系统是将增压器出口的空气运送到进行热交换的散热器(装在卡车散热器前面),然后再进入柴油机进气管。在一个给定的柴油机上采用进气冷却可以增加功率,並使热负荷和机械负荷降低到和一     

汽油机涡轮再冷增压系统设计与试验

通过建立涡轮再冷增压汽油机的仿真计算模型,初步获取涡轮再冷增压器的设计参数,完成对涡轮再冷增压器的设计与加工.之后,进行增压器性能试验,试验结果表明,空气涡轮有效效率最高可达50%,压气机效率达到54%.基于试验结果,对涡轮再冷增压系统进行仿真验证,仿真结果表明涡轮再冷增压系统可使汽油机获得更低的进气温度,在保证汽油机不爆震的前提下,增大增压系统增压比,增加汽油机进气压力,可有效提高汽油机的升功率.     

降低柴油机暖车阶段有害物HC、碳烟排放的试验研究

该文介绍的研究是通过在一台高速直喷式柴油机上进行进气加热实验,得到了随发动机转速和负荷的不同进气加热对柴油机起动及暖车时蓝烟排放的影响,并找出采用进气加热时,柴油机暖机过程中蓝烟排放最低的工况.然后主要针对此工况,依据试验结果适当改变和调整了所采取的进气加热方案,通过对不同方案下的蓝烟排放进行比较,找到了此工况下最好的进气加热方案,最终确定了能够有效降低柴油机起动及暖车时蓝烟排放的控制方法.     

在8V165/155发动机上应用脉冲转换增压系统的研究

8V165/155发动机原采用脉冲增压系统,当P_e提高到13～14公斤/厘米~2时,在高速情况下,燃油耗量和排气温度偏高。通过对8V165/155发动机配气相位的分析可知:排气管的每一分支管系中都有相当大的排气间歇期,因而涡轮是在部分进气的条件下工作,降低了涡轮效率。为了克服这一缺点,提出改用脉冲转换增压系统的建议,并进行了试验研究。试验证明,改用脉冲转换增压系统后,整机性能有明显改善。在相同G_T情况下,空气流量增加,功率提高,比油耗下降,排气温度和喘振转速也随之下降。通过对排气压力波的计算,证实涡轮效率有较大幅度提高。     

废气再循环降低涡轮增压柴油机NOx的试验研究

本文研究了废气再循环(EGR)对涡轮增压柴油机NOX排放的影响.通过将涡轮后的低压废气冷却后直接引入压气机前的低压进气中,实现自然EGR,该方式产生的EGR率无法满足柴油机整个工况范围减低NOX的要求.将涡轮后的低压废气冷却后通过压气机压入中冷器后的高压进气中,实现压力EGR,采用足够大容量和压力的气泵,该方式可满足柴油机整个工况范围内减低NOX的要求.实验表明,在本文所试验的工况范围内,自然EGR能降低NOX排放6%～18%,而压力EGR可降低NOX排放22%～53%.     

重载车辆进气中冷管振动特性及设计改进

某重载车辆的进气系统由左右两侧进气中冷钢管以及中冷器组成,在车辆交付使用过程中发现左侧进气中冷管常发生失效现象,右侧则未发生过失效。为考察中冷钢管的失效原因,对两侧管路的振动情况进行试验,分别在车辆原地取力和行驶工况下收集了进气系统不同测点的振动加速度数据。通过分析试验数据发现：左侧管路在车辆原地取力、发动机1 700 r/min工况下会发生共振,右侧管路受到发动机的激振加速度相比左侧管路更大;在0~200 Hz内左右两侧管路振动的主频成分相差不大,对左侧中冷钢管进行频响计算发现共振频率主要发生在138 Hz,该频率下钢管根部的最大应力为74.2 MPa。通过对比左右两侧中冷管设计参数,对左侧进气中冷管的结构进行设计改进,并对改进后的结构再次进行仿真计算和试验。研究结果表明,该改进结构成功避开了激振的主频成分,同时也有效改善了不同工况下的管路振动情况。     

部分进气燃气涡轮机叶轮流场数值模拟

基于求解雷诺平均的NAVIER-STOKES方程组,对部分进气燃气涡轮机叶轮内部流场进行全3D粘性定常数值模拟,研究了涡轮机叶轮内部流场精细结构。研究结果表明,本文所使用的数值模拟方法能够较好地捕捉部分进气燃气涡轮机叶轮内部存在的各种复杂流动结构;叶轮进口燃气超音速,导致叶轮入口产生激波,激波与边界层干涉,造成边界层分离,引起流动损失增大,从而影响叶片的载荷分布和涡轮效率;叶轮通道内部流动呈强3D特性,存在各种旋涡结构;部分进气设计和叶轮高速旋转,使叶轮受到强烈的交变力冲击,对叶片应力分布产生不利影响。该方法为部分进气燃气涡轮机设计及工程应用提供参考。     

电动增压器对柴油发动机低速稳态性能的影响

相比于涡轮增压,电动复合增压技术可以提高发动机进气流量和进气响应。通过研究电动增压器转速对发动机扭矩、空燃比和经济性的影响,得出外特性工况下电动增压器的最佳工作点。基于废气涡轮增压器功率、进气功率和燃烧效率,对电动复合增压发动机进行性能仿真,并将电动复合增压发动机与原机进行性能对比。结果表明：电动复合增压系统可以有效提升发动机低速大扭矩区域的工作性能,发动机低速大扭矩区域增加约18%,油耗在220 g/(kW·h)以下区域增加约16.7%;在指示功率增量中,动力循环功增量远大于增压功率提升;增压功率增量主要由废气涡轮增压器的增压功率提升组成;废气涡轮焓降功率提升是废气涡轮增压功率提升的主因。     

Design and Experiment for Exhaust Pipes of Pressure Wave Supercharged Diesel Engine

NOx and soot emissions from diesel engines can be greatly reduced by pressure wave supercharging （PWS）. The diesel engine matched with PWS needs redesigning its exhaust pipes. Except for meeting the installation requirements, the exhaust gas must be stable in pressure before rushing into PWS. In this paper the lateral and center ported divergent exhaust pipes are designed, modeled geometrically and analyzed structurally based on a 3-D design software-CATIA to determine the structure of two exhaust pipes having the required inner volume. Then flow analysis for two exhaust pipes is done using a flow analysis software-ANASYS. Moreover, the optimal exhaust pipes are determined comprehensively and cast for engine test. Engine test results show that PWS is superior to turbocharging at low engine speeds and inferior to turbocharging in power and emissions at medium-to-high engine speeds. The performance of PWS engine under high speed operating conditions can be improved by contriving larger surge volume intake and exhaust nines.     

补气和超声雾化降低汽油机怠速排放的试验研究

该文提出了一种基于进气管补气和超声雾化降低化油器式汽油机怠速排放的新方法 .进气管补气使怠速混合气浓度变稀 ,超声作用使得从怠速油道内流出的燃油被破碎并与空气混合均匀 ,得到较好雾化及混合的较稀的怠速混合气能够实现较完全的燃烧 ,进而降低怠速排放 .作者自行研制了一套进气管补气和燃油超声雾化试验系统 ,并在 4 92 Q汽油机上进行了台架实验 .实验结果表明 ,与原机相比 ,在低怠速区降低 HC和 CO排放30 %以上 ,在高怠速区降低 1 0 %以上 ,如对系统进行进一步优化并与汽油机实现良好匹配 ,有可能达到平均降低 HC和 CO排放 30 %的目标 .     

YC6A220C柴油机进气预混甲醇气助燃的排放特性研究

针对柴油机排放工况特性,在不改变YC6A220C柴油机结构和参数的基础上,从排气管道引出高温尾气裂解甲醇气并通入柴油机进气管混合燃烧.通过对比柴油机在各工况下掺烧甲醇裂解气运行与纯柴油(0号柴油)运行实验,研究了共轨燃烧甲醇裂解气时YC6A220C柴油机的排放特性.研究结果表明,预混裂解气的发动机与原机相比,NOX与碳烟排放大幅度改善,HC排放也有明显降低,CO排放略有上升.在高负荷时,NOX排放可降低32.4%,碳烟排放可降低41.6%.     

基于多种群协同进化免疫多目标优化算法的百叶窗优化研究

为降低空气流通阻力、增加空气流量以及获得最大的防护能力,对装甲车辆进气和排气百叶窗结构优化进行研究。建立装甲车辆进气和排气百叶窗数值计算模型,根据冷却系统工作特点搭建冷却风道半实物仿真模型,对比分析优化前的仿真结果和台架测试结果,并给出了优化目标函数表达式。为解决优化效率低、计算量大的问题,确定设计变量并建立设计变量与目标函数之间关系的椭圆基神经网络替代模型。通过分析目标函数随设计变量的变化规律,采用基于多种群协同进化免疫的多目标优化算法对模型进行优化,确定了最终解。利用自组织神经网络对样本点进行数据挖掘,找到了内在规律。研究结果表明,优化后的进气和排气百叶窗在提高防护能力的同时,提高了散热性能。     

4气门柴油机缸内涡流形成的试验研究

在稳流气道试验台上,利用热线风速仪对4气门柴油机缸内流场进行了测量,研究了该柴油机缸内进气涡流的形成过程,揭示了进气过程气体流动的特点和规律,并从湍流的角度分析了缸内气流的发展与衍变.研究结果表明,在气缸盖出口流场,气流变化较强烈,湍流强度高,难以形成明显的刚性涡流;沿着气缸向下,由于湍流的作用使缸内流场不断衰减并均匀化,在较远处形成稳定的涡流.     

进气弯管对离心压气机特性影响及弯管结构优化

离心压气机进口常采用弯管导流进气,弯管中的二次流动会导致压气机进口气流出现畸变,影响压气机的气动性能。针对这一问题,通过数值仿真与台架试验相结合的方式,研究弯管对离心压气机特性的影响规律及产生机理。在此基础上提出在弯管内增加导流肋片的改进方法,并进行数值仿真与试验验证。研究结果表明：在压气机进口增加弯管后,压比和效率特性都发生了一定程度的恶化,在大流量工况时,性能的下降尤其显著;采用内部布置导流肋片的弯管结构,能够进一步规范弯管内部气流的流动特征,改善压气机进口流动状态,使流动变得相对均匀,从而使性能得到全方位的提升。     

大功率柴油机进气涡流与燃烧室优化匹配的多维仿真研究

为了得到柴油机进气涡流与燃烧室口径比、燃烧室形状的匹配关系及其对缸内气体流动和混合气形成的影响,对某型大功率柴油机进气涡流与燃烧室的优化匹配进行了多维仿真研究。研究结果表明:进气涡流与燃烧室进行优化匹配,能显著地提高柴油机的动力性;随着燃烧室口径比的增大,最优匹配的涡流比也相应增大,当口径比为0.8时,指示功率最高;对于油束撞壁情况,进气涡流主要影响燃油蒸气在燃烧室壁面附近的分布情况;对于油束未撞壁的情况,进气涡流影响相邻油束之间的干涉和燃油蒸气的空间分布;不同的燃烧室形状应匹配不同的涡流比,在几类燃烧室中,缩口燃烧室匹配的涡流比最大,其动力性也最好;随着涡流比的增大,燃油蒸气区的流场加强,影响燃油蒸气的输运及燃烧特性。