二冲程直喷汽油机混合气形成的数值解析研究

二冲程汽油机具有升功率高、做功密度大、运转平稳、结构简单等优点。文章依据四冲程缸内直喷汽油机结构特点,提出了区别于传统的曲轴箱扫气形式的、具有弯曲活塞顶的壁面引导式二冲程直喷汽油机的分层稀薄燃烧系统,利用纹影实验验证了数值解析计算方法的可行性,使用AVL Fire软件数值模拟了壁面引导式二冲程直喷汽油机在不同负荷工况(4800 r/min)时缸内混合气形成的过程。结果表明:在部分负荷工况时,燃油在压缩过程中后期喷射,接近点火时刻(25°CA BTDC)火花塞电极附近形成了理想的可燃分层混合气构造,燃烧室的整体空燃比可达到40:1;在大负荷工况时,燃油在扫气后期喷射,接近活塞压缩终了气缸内可形成均质可燃混合气,且不造成燃油短路。     

二冲程CNG直喷发动机混合气形成过程数值解析

二冲程发动机具有结构简单、体积小、升功率高、便于维修等特点而应用广泛,良好的混合气质量可显著提升发动机的动力性、经济性及排放特性。文章采用壁面引导式二冲程压缩天然气CNG直喷发动机作为增程式电动车动力源,利用Solidworks建立二冲程CNG直喷发动机三维实体模型,通过光学纹影实验验证了数学模型的正确性,并采用CFD软件FIRE数值解析了不同工况下不同CNG喷射时刻发动机缸内混合气的形成过程,确定最佳燃料喷射时刻,改善缸内CNG-空气混合气质量。结果表明:增程模式下的部分负荷工况(4 800 r/min、60%负荷),CNG喷射时刻为60°～70°CA BTDC时,在火花塞点火时刻(25°CA BTDC)可形成良好的分层混合气,燃烧室内整体空燃比能达到40∶1;冷启动—暖机工况(1 800 r/min、20%负荷)和大负荷工况(4 800 r/min、100%负荷)运转时,在活塞上行排气道关闭前喷射CNG,优化喷射时刻能形成理想的均质理论混合气,且不造成燃料短路。     

液化石油气直喷发动机混合气形成的解析

利用LPG易蒸发汽化的燃料特性,提出一种使用喷嘴中心布置的屋脊型燃烧室和平顶活塞的LPG直喷发动机均质混合气形成方法.为了验证该方法的可行性,使用CFD工具研究采用该方法时缸内混合气的形成过程,分析燃料喷射起始时刻和负荷对混合气形成过程的影响.结果表明：大负荷时形成的进气滚流和小负荷形成的进气斜涡流在压缩过程末期破碎成小尺度湍流,加速了缸内均质混合气的形成;即使负荷不同,采用进气过程前期（60～80°CA ATDC）喷射,均可在压缩过程接近终了时形成较均匀的可燃混合气.     

液态LPG直喷发动机混合气形成的数值解析

首先数值解析了缸内电控直喷汽油机的混合气形成过程,并且与光学纹影实验结果比较,验证了解析方法的可行性。在此基础上,分别考察了电控LPG直喷发动机曲面活塞顶燃烧室和凹坑型活塞顶燃烧室在部分负荷工况下混合气的形成过程。结果表明:在部分负荷下、压缩行程后期喷射时,由于缸内滚流的作用,两种不同形状活塞顶的燃烧室在接近压缩终了时,缸内混合气都能呈明显分层构造,即在火花塞附近聚集了较浓的混合气,而离火花塞较远处则是较稀的混合气,整个燃烧室的空燃比达到40∶1。     

液态LPG直喷发动机混合气形成的数值解析

首先数值解析了缸内电控直喷汽油机的混合气形成过程,并且与光学纹影实验结果比较,验证了解析方法的可行性.在此基础上,分别考察了电控LPG直喷发动机曲面活塞顶燃烧室和凹坑型活塞顶燃烧室在部分负荷工况下混合气的形成过程.结果表明:在部分负荷下、压缩行程后期喷射时,由于缸内滚流的作用,两种不同形状活塞顶的燃烧室在接近压缩终了时,缸内混合气都能呈明显分层构造,即在火花塞附近聚集了较浓的混合气,而离火花塞较远处则是较稀的混合气,整个燃烧室的空燃比达到40:1.     

缸内直接喷射LPG发动机混合气形成过程模拟

缸内直接喷射发动机具有良好的工作稳定性和负荷特性,可以在部分负荷下实现分层燃烧,大大提升了燃油经济性。其中,组织形成合适的缸内混合气分布是缸内直接喷射发动机稳定工作的关键。本文使用FIRE软件建立了液化石油气(LPG,Liquefied Petroleum Gas)的缸内直接喷射和混合气形成过程的数值模型,解析了液态LPG喷射以后缸内混合气的浓度场,以及LPG-空气在缸内的速度分布。     

缸内直接喷射LPG发动机混合气形成过程模拟

缸内直接喷射发动机具有良好的工作稳定性和负荷特性,可以在部分负荷下实现分层燃烧,大大提升了燃油经济性。其中,组织形成合适的缸内混合气分布是缸内直接喷射发动机稳定工作的关键。本文使用FIRE软件建立了液化石油气（LPG;Liquefied Petroleum Gas）的缸内直接喷射和混合气形成过程的数值模型,解析了液态IPG喷射以后缸内混合气的浓度场,以及IPG-空气在缸内的速度分布。     

液态LPG喷射发动机混合气分层构造的数值模拟

提出了电控液态LPG喷射发动机通过采用前端向内弯曲的进气道和向内呈渐缩形布置的隔板,同时配合使用凹面弯曲活塞顶的结构实现分层稀薄燃烧的方法。使用60％（摩尔比）丙烷和40％（摩尔比）正丁烷的混合气作为LPG燃料,在查找、计算、建立LPG混合气自0K至临界温度的13种物性参数的数据库后,利用Fortran语言编写了描述LPG的物化特性的自定义函数,导人到通用CFD软件Fire中,考虑到LPG的闪急沸腾现象,修改了Fire自带的蒸发模型。对发动机部分负荷下的分层混和气形成过程进行了数值模拟,通过缸内速度矢量图和燃料浓度场的分布,分析了缸内滚流和混合气分层构造的形成过程。     

液态LPG喷射发动机混合气分层构造的数值模拟

提出了电控液态LPG喷射发动机通过采用前端向内弯曲的进气道和向内呈渐缩形布置的隔板,同时配合使用凹面弯曲活塞顶的结构实现分层稀薄燃烧的方法.使用60%(摩尔比)丙烷和40%(摩尔比)正丁烷的混合气作为LPG燃料,在查找、计算、建立LPG混合气自0K至临界温度的13种物性参数的数据库后,利用Fortran 语言编写了描述LPG的物化特性的自定义函数,导入到通用CFD软件Fire中, 考虑到LPG的闪急沸腾现象,修改了Fire自带的蒸发模型.对发动机部分负荷下的分层混和气形成过程进行了数值模拟,通过缸内速度矢量图和燃料浓度场的分布,分析了缸内滚流和混合气分层构造的形成过程.     

LPG发动机缸内直喷、雾化过程仿真分析

燃料的喷射、雾化是发动机燃烧的重要过程,它们最终要影响到发动机经济性能和排放性能.对于汽油机和柴油机,目前国内外已经进行了大量研究,而针对LPG直喷发动机的研究还不多.为此,依据LPG沸点低的特点,在FIRE8.42软件平台下采用瞬时蒸发模型对LPG缸内直接喷射发动机喷射、雾化过程进行仿真,得到LPG缸内直接喷射的油滴尺寸、温度以及油滴的贯穿距等参数的特性.