CO_2进气道和缸内喷射对柴油准HCCI燃烧的影响

通过开发的气体喷射系统,研究并对比了进气道和缸内喷射CO2对准均质压燃燃烧排放的影响.准HCCI燃烧由两段喷油实现.结果表明:随着缸内和进气道CO2循环喷射量的增大,缸内最高平均温度降低,燃烧相位推迟,最大压力升高率变化不大;NOX排放减小,HC和CO排放增大.等CO2喷射量下,NOx随着缸内CO2喷射始点的提前而减小;缸内喷射的HC和CO排放较进气道喷射的大.随着CO2循环喷射量的增大,进气道喷射的烟度开始变化不大,然后急剧上升;而缸内喷射的烟度变化不大.     

柴油机缸盖振动加速度与缸内燃烧状况相关性分析

测得了195单缸柴油机不同工况时的缸内压力及缸盖振动加速度信号,对压力升高加速度信号的频谱分析结果表明,对该机型而言,缸盖振动加速度信号在2 kHz以下频段的成分与缸内燃烧过程密切相关.建立了195单缸柴油机的有限元分析模型,利用模型计算了柴油机缸盖表面振动位移及加速度信号,并分别与实测缸内燃烧压力及压力升高加速度信号进行对比分析.结果表明:根据与缸内燃烧过程的相关程度,可将柴油机缸盖振动信号划分为3个阶段,其中,峰值压力出现时刻前的信号与缸内燃烧过程密切相关;峰值压力出现时刻后,缸盖、机体系统相继进入受迫振动和自由振动阶段,受系统振动特性的影响,这两个阶段包含的与燃烧相关的信息减弱.     

基于光电编码器的柴油机缸内压力测试技术

介绍了运用光电编码器和NI公司软硬件开发的缸内压力测量系统,系统实现了缸内压力的等角度采集,采集的缸内压力值不受转速波动影响。基于Labview编写的测试程序具有人机交互界面友好,简单实用,集成度高等特点。试验结果表明,该系统简单可靠,为测量缸内压力提供了一种新的方法。     

天然气发动机供气方式及其特点分析

对天然气发动机的供气系统进行研究。阐述供气系统可分缸外喷射和缸内直喷两种,缸外喷射又可细分为进气道混合器供气和缸外进气门处喷射供气;缸内直喷又可细分为气体燃料缸内直接低压喷射、电热塞助燃缸内高压直接喷射、油气共用泵喷嘴缸内高压直接喷射。介绍了各种供给系统的结构和工作原理,在充气效率以及动力性和排放方面对各种方式的优劣进行了比较分析,提出今后的研究方向。     

内燃机缸内零件系统传热的计算机模拟进展

本文综合介绍了内燃机缸内零件系统传热计算机模拟的国际和国内现状，并介绍了作者目前正在进行的缸内耦合三维零件系统传热的研究情况。由于缸内零件传热的计算机模拟是未来内燃机虚拟设计的关键技术，因而有必要对缸内零件的分析历史和现状进行综合探讨。     

基于并行计算的二次喷射式HCCI汽油机的三维数值模拟

建立了缸内直喷HCCI汽油机带进、排气道的燃烧系统的三维工作过程循环数值模型,实现了HCCI发动机包括进气、压缩、燃烧、膨胀和排气工作过程的三维循环模拟并进行了验证.首先基于并行计算进行了不同当量比(负荷)工况下HCCI发动机缸内过程的对比分析,研究了负荷对HCCI发动机着火、燃烧和排放的影响.进而模拟了缸内直喷二次喷射的HCCI发动机循环工作过程,解析了HCCI发动机着火燃烧和排放过程,揭示了HCCI发动机缸内直喷二次喷射控制着火的规律.计算结果有助于对HCCI燃烧过程的深入理解,为HCCI发动机燃烧过程的优化提供了依据.     

喷油策略和缸内流动对汽油机HCCI缸内燃油分布的影响

缸内燃油分层是改善HCCI燃烧控制的常用方法,为了解决燃油分层的控制问题,应用激光诱导荧光法研究了气道喷射和缸内直接喷射的缸内燃油分布,同时结合粒子图像测速技术分析了缸内流场对缸内燃油分布的影响.测量结果表明,气道喷射时缸内燃油分布较为均匀,难以形成燃油分层.而缸内直接喷射形成的燃油分层较为明显,且涡流流场测量结果表明,进气涡流对浓区位置分布有明显引导作用.同时采用缸内直喷时燃油的不均匀度的循环变动要比气道喷射的大,且随着缸内直喷喷油时刻的推迟,不均匀度的循环变动增大.     

稀疏化动态模态分解算法在发动机缸内流场研究中的应用

采用大涡数值模拟方法模拟了发动机缸内冷态流场,连续计算100个周期,获得了缸内多循环流场数据库,模拟结果通过粒子图像速度场测量技术(PIV)测量试验进行了验证.然后,采用动态模式分解(DMD)算法分析动态非线性系统流场数据库,以识别其流动特性.结果表明:DMD算法能够有效识别缸内涡团脉动频率,提取对应的流场结构,有利于发现在发动机整个工作过程中具有大衰变率的不稳定流场结构.此外,改进的"稀疏化"DMD算法可有效地对最重要的流场结构进行低维近似,这将有利于寻找影响和控制发动机缸内流场动态演化的方法.     

喷孔夹角对直喷汽油机混合气形成与燃烧特性的影响

基于试验验证了喷雾模型和燃烧模型,采用CFD技术研究了喷孔夹角对直喷汽油机喷雾发展、混合气形成以及缸内燃烧特性的影响.研究结果表明,增加喷孔夹角,减小喷雾之间相互作用,有利于燃油雾化,改善了缸内混合气及缸内燃烧,提高了缸内压力和放热率.喷孔夹角大小的选择直接影响直喷汽油机缸内混合气质量与燃烧优劣.     

冲程缸径比对汽油机缸内传热影响研究

针对中小排量缸内直喷单缸汽油机,通过台架试验数据与一维工作过程仿真相结合的手段,分析了冲程缸径比(S/B)变化对缸内传热功率、传热损失以及指示热效率的影响.研究表明:S/B变化对传热功率的影响因素不仅有面容比优化带来的收益,还有活塞运动速度增加导致的缸内对流强度的变化,两者叠加的结果是S/B并非越大越好,试验结果表明缸内直喷汽油燃烧系统,在常用的中等转速工况范围内,S/B的推荐值为1.2左右.     

用CFD方法研究内燃机配气正时

以1台柴油机为例介绍了1种利用计算流体力学(CFD)数值分析来研究配气正时的方法,并计算了4种工况下不同进气提前角时缸内的充气量和扫气量,分析了进气倒流和缸内工质质量随进气提前角的变化规律.结果表明,内燃机工作过程的CFD分析方法可以成为可变气门正时系统、可变凸轮式系统或非凸轮驱动系统配气正时参数确定的有效手段.     

天然气发动机缸内压力信号采集及分析系统的开发

介绍运用虚拟仪器技术开发的天然气发动机缸内压力信号采集和分析系统,系统以通用PC为平台并利用软件代替了大部分硬件功能,能够进行连续多循环采集,录制示功图并实现缸内的燃烧分析。着重探讨缸内压力数据的采集方式、存储方式、滤波处理及它们的软件实现方法。     

基于LabVIEW发动机缸内爆发压力监测系统

发动机缸内爆发压力监测系统,是以发动机缸内爆发压力数据采集及处理过程为研究对象,以LabVIEW图形化编程软件为开发平台,通过自主编程而设计的一套试验测试系统。系统可实现发动机缸内爆发压力数据的实时和可靠采集、分析、报告输出。     

基于BP神经网络的柴油机缸内压力重构

实验证实了缸盖螺栓头部的振动加速度信号与缸内压力信号的相干性.基于BP神经网络,在时域内建立了该加速度信号与缸内压力信号之间的非线性关系,探索了重构缸内压力的神经网络方法.由于非发火燃烧阶段振动加速度信号与缸内压力信号的相干性差,提出了利用高压部分估算低压部分的方法.     

采用缸内直接喷射的新型汽油机燃烧系统（2）：发动机性能及燃烧特性…

经过优化后，采用缸内直接喷射分层燃烧的单缸及发动机取得了良好的动力性，经济性和排放性能，经济性优于同一缸径的国产６缸化油器式汽油机，与同样采用缸内直接喷射的日本ＯＳＫＡ式燃烧系统相比，本系统的排放性能较优，以测得的缸内示功图为基础，对本系统的放热率及其它燃烧特性参数进行了分析。     

燃油系统参数对柴油机燃烧及排放影响的研究

采用CFD数值模拟方法研究了柴油机燃油喷射系统参数--喷孔直径、喷雾夹角等对柴油机燃烧过程及排放的影响.研究结果表明,喷孔直径对缸内速度场影响较大,较小的喷孔直径可以促进缸内充量的混合.喷孔直径越小,缸内高温区域出现越早,而且高温区域范围越大.随着喷孔直径的减少,碳烟排放降低,Nox排放升高.改变喷雾油束夹角对缸内压力和温度影响不大,但是影响到喷雾油束的落点位置.落点位置过高,则油束喷入气缸余隙较多,燃烧质量较差,生成较多碳烟;落点位置过低,则油束喷到燃烧室凹坑底部,导致油滴沉积在温度较低的燃烧室底面上,碳烟排放恶化.     

基于大涡模拟的发动机缸内湍流流动及拟序结构

应用大涡模拟方法对发动机缸内湍流流场进行了三维瞬态数值分析.主要从湍流脉动、湍动能和缸内拟序结构演变等方面考察了发动机缸内流场特性.计算结果表明:相比雷诺平均模型,大涡模拟方法可以更真实地反映发动机循环过程中缸内气体流动的细节和规律.利用大涡模拟结合Q准则判别法可以较好地识别缸内大尺度湍流拟序结构;拟序结构对于缸内大尺度动能的产生及湍流的维持具有关键的作用.RANS类模型则不具备充分捕获大尺度拟序结构的能力.湍流脉动与活塞平均运行速度接近于成正比.     

直喷式汽油机缸内涡量场的本征正交分解

直喷式汽油机的混合气形成质量依赖于缸内复杂湍流场.对缸内湍流场特性的全面认识和合理的控制有利于实现发动机的高效清洁燃烧.首先采用大涡模拟数值计算和粒子图像测速相结合的方式对缸内流场展开研究,获取了缸内瞬态涡量场信息,发现缸内大尺度涡团主要由进气射流和缸内原有流场的相互剪切作用产生,同时在不同周期之间,涡量场存在着明显的循环变动.然后应用本征正交分解方法对所获得的流场数据库进行深加工,更加科学和全面研究了缸内流场单一周期内的演变和多周期间的循环变动.同时还可以证明本征正交分解方法可以用来作为验证发动机缸内湍流场数值模拟结果准确性的有效工具.     

用于研究柴油机缸内燃烧火焰对壁面热边界层影响的光纤传感器及测量系统

为了研究缸内燃烧火焰对热边界层的影响,研制开发了贯穿式光纤传感器及测量系统,在此基础上初步研究了柴油机气缸内燃烧火焰对缸内壁面的热边界层的影响,结果表明,该传感器可以较好地用于测量缸内壁面热边界层中任一位置的火焰温度。     

基于特征矢量的四气门汽油机缸内流场分析

基于双特征角的新型气道试验台,对四气门电喷汽油机缸内不同测试平面内气流运动强度及矢量方向进行综合分析.建立了进气道稳流特性的计算模型,并进行了缸内流场仿真计算.对比计算结果及试验结果可知,该测试平台具有很好的重复性及准确性,能够对发动机缸内任意测试平面内的气流运动进行测量及评价,并利用缸内气流运动特征矢量轨迹及矢量图,宏观地反映缸内气体流场的真实情况,为发动机进气道优化改进提供数据基础.