天然气发动机燃烧制动性能仿真研究

利用GT-Power仿真软件建立某一型号发动机模型,研究点火时刻、转速和减压气门运行参数对发动机燃烧制动性能的影响。研究结果表明:随着点火时刻的提前,发动机制动功率呈线性增加;点火时刻一定时,发动机转速越高制动功率越大,减压气门升程越高制动功率也越大。当转速一定时,每个减压气门升程都对应一个最佳气门提前角使得制动功率的峰值最大,且最佳气门提前角随着气门升程的增大而减小;当升程一定时,每个转速都对应一个最佳气门提前角使得制动功率的峰值最大,且最佳气门提前角随着转速增大而增大。当气门升程为4mm、转速为2 400r/min时,最大制动功率可达137kW,可达发动机标定功率的1.7倍。     

全可变液压气门运动特性及其泵气损失

一种全可变液压气门机构(FHVVS)可实现气门最大升程、开启持续角和配气相位的连续可变.通过分析实测气门升程,发现FHVVS机构的进气门开启过程可分为凸轮驱动段、液压控制段和落座节流段.在液压控制段中气门开启不受凸轮型线的控制,使进气门的运行速度和加速度明显提高.与传统配气凸轮机构相比,在气门开启持续角相同时,FHVVS系统的气门开启角面值明显提高,且转速越低角面值提高幅度越大.试验表明:点燃式发动机采用FHVVS控制负荷,大幅度缩短了进气门开启时间,并在较短的进气门开启持续期内,提供了较大的气门开启角面值,使小负荷工况的泵气损失得到大幅度降低,尤其在小负荷、低转速时的改善幅度更为明显.     

双VVT开度对GDI增压发动机性能的影响

通过对配置双VVT的GDI增压发动机进行试验,研究了双VVT开度变化对GDI增压发动机外特性和部分负荷性能的影响.试验结果表明,中等转速高负载采用较大的气门重叠角,可提高体积效率;低转速高负载采用较小的气门重叠角,可提高充量系数.部分负荷方面,较小气门重叠角对改善发动机稳定性有益.     

一种新型的摩托车数字点火系统——火花点火调试仪的设计与实验研究

介绍了一种新型的摩托车数字点火系统——火花点火调试仪的设计,该系统采集摩托车发动机在某一工况运行时磁电机发出的电信号,计算发动机的转速,并采集节气门位置传感器传来的节气门开度信号;在不同的转速和负荷下,扫描点火提前角,对比不同点火提前角时的动力性、经济性指标,得出该工况的最佳点火提前角;调节发动机的工况,重复上述扫描过程,最终得到发动机运行范围内以转速和负荷(以节气门开度表征)为参数的最佳点火提前角map图。     

HCCI甲醇发动机燃烧过程三维数值模拟

以AVL-FIRE作为三维瞬态模拟软件,对HCCI甲醇发动机在1500、3000和5000r/min三种工况下燃烧过程进行了数值模拟。结果表明:这三种转速下燃烧过程混合气的速度和浓度分布相似;转速越高,火焰前锋的速度越大,燃烧越迅速,而缸内混合气当量比越小。结果还表明:在排气门开启时刻缸内未燃甲醇的量较高,碳烟的排放量很低,小于1×10-9。计算结果可为HCCI甲醇发动机的燃烧和排放性能改善提供一定的理论依据。     

双燃料发动机天然气逃逸的仿真研究

以Z6170型柴油机改造后的进气总管喷射进气柴油/LNG双燃料发动机为研究对象,在Fluent软件环境中,运用动网格技术模拟气门重叠期天然气逃逸过程,定量分析转速、进气提前角和排气迟闭角对双燃料发动机气门重叠期天然气逃逸的影响。仿真结果表明:进气总管喷射进气双燃料发动机气门重叠期存在天然气逃逸现象;在其他条件相同的情况下,发动机转速升高,一个工作循环内气门重叠期CH_4逃逸量减少;气门重叠角大小对气门重叠期CH_4逃逸的影响最大,特别是进气提前角影响尤为突出。     

动态气门运行特性及二冲程制动性能耦合研究

基于自主研发的变模式气门驱动装置,进行发动机和该气门驱动装置联合仿真,研究了二者的强耦合运行特性,为该装置的装机应用提供理论依据．研究结果表明：缸内压力和气门运行之间的强耦合关系在上止点附近排气门运行阶段尤为明显,尤其是在2 300 r/min以下,发动机转速越高,气门动态升程损失程度越大,最大缸内压力越高;高于该转速后,二者变化程度逐渐减小;排气制动凸轮在上止点后设置过渡升程可消除排气门反跳的问题,并且可进一步改善制动功率和最大缸内压力之间的矛盾关系;与理想四冲程制动相比,二冲程制动的制动功率明显增加,最大缸内压力明显降低,发动机转速分别为1 600、1 900和2 400 r/min时,实际二冲程制动功率分别提高了35.94%、45.61%和27.54%,最大缸内压力分别降低了45.42%、27.20%和7.35%.     

军用装备发动机最佳供油提前角的试验研究

讨论了供油提前角对发动机动力性、经济性和排放性能的重要性,利用外特性试验、负荷特性试验和转速稳定性试验,考察了供油提前角对发动机工况的影响。研究结果表明,对于12150ZLD发动机来讲,供油提前角对动力性影响较大,功率和扭矩的最大差距分别为7.6%和7.5%,油耗率最大相差6.6%。其中供油提前角为26°时,发动机运转正常,功率、扭矩最高,油耗率最低,气缸的最大爆发压力符合要求,为该型发动机的最佳供油提前角。为保证装备长期运行或更换燃料后仍发挥最优性能,应及时调整供油提前角。     

发动机缓速制动技术浅论

分析了发动机缓速器的工作过程及其制动能力,介绍了两种典型发动机制动的机构特征,工作原理及性能特点等,对目前最新的发动机缓速器技术进行了比较全面的分析.     

丙酮-丁醇-乙醇(ABE)/汽油混合燃料对高速发动机性能影响的试验研究

以发动机4000r/min、节气门开度35%为试验工况,对纯汽油及不同掺混体积分数丙酮-丁醇-乙醇(acetone-butanol-ethanol,ABE)与汽油混合物开展了不同点火提前角和喷油量的试验研究。分析了不同ABE混合比、点火提前角和过量空气系数对发动机性能的影响,并对每种燃料发动机最大功率工况的性能参数进行了比较。结果表明：点火提前角和过量空气系数相同时,混合燃料中ABE含量越高,燃油流量越大,发动机功率越大,有效热效率越高;燃油流量的总热量增大和热-功转换效率提高是促使发动机功率增大的主要原因;随ABE掺混比增加,NO比排放明显降低,CO比排放略有增加,碳氢化合物比排放先增后减。浓混合气工况增加ABE含量比在当量空燃比状态下增加ABE含量,发动机的有效热效率增大更明显,发动机的NO比排放降低更加明显。研究表明高速汽油机掺混ABE燃料具有较好的应用前景。     

基于DOE的天然气发动机参数优化

在GT-Power软件中建立一个增压天然气发动机仿真模型,通过模拟数据与试验数据的对比来验证模型的准确性。利用GT-Power中的DOE模块在额定功率和额定转速下的工况下对增压天然气发动机性能进行了优化。其中以负荷、点火提前角、压缩比、进气门开启时刻、排气门开启时刻为影响因素,以最高爆发压力为约束条件,以发动机最大扭矩、最小燃气消耗量和NOx最小排放量为目标变量进行优化计算。结果表明:发动机采用优化参数后,最大扭矩、燃气消耗率等性能指标得到了改善,NOx排放量降低。     

如何正确调整点火提前角

点火提前角的大小,对发动机性能有直接的影响。当发动机处于最佳点火提前角时,其动力性、经济性,都具有最佳的数值。那么,多大的点火提前角才能算最佳的点火提前角呢? 点火提前角,它与转速和负荷有关,在实际工作中,发动机的转速和负荷是经常变化的,所以点火提前角也是一个变化量。从     

气门重叠角度对内燃机换气过程的影响规律研究

结合模拟仿真和试验方法,对气门重叠角在某发动机较高转速外特性工况点下对发动机性能的影响规律和作用机制进行了研究。分析可知,排气门晚关角过小将导致进气初期发生倒流且使得排气末期流动损失加剧,而排气门晚关角过大将使排气末期的废气倒流加剧且使得进气初期的进气不畅;进气门早开角过小将使得进气初期的正向流动损失加剧且使得排气末期发生倒流,而进气门早开角过大将使得进气初期发生倒流。研究结果表明:最佳排气门晚关角和进气门早开角的选取原则分别为总排气量最大和进气开启流速为零,根据优化结果指导加工出配气凸轮轴并在发动机台架上进行试验,功率、扭矩等动力性指标提高约2%,充量系数和循环进气量提高约5%,证明了仿真计算方法的准确性和有效性。     

气门间隙对摩托车发动机高低速性能影响的研究

以里卡多WAVE软件为平台,建立了某摩托车发动机的性能模型,并进行了模型标定。在此基础上,对两种不同大小的气门间隙做了性能模拟,并进行了换气分析,研究结果指出了气门间隙变化在不同转速下性能影响程度不同的主要原因。同时,对性能模拟计算结果进行了试验验证,并着重分析了造成小气门间隙时发动机性能计算和测试结果差异的主要原因。     

基于GT-power的船用柴油机增压匹配仿真优化分析

对玉柴某型船用柴油机增压后的供油提前角进行研究分析。首先应用发动机性能仿真分析软件GT-power建立了该柴油机的模型,然后对柴油机进行了台架试验,通过试验结果与仿真结果的对比,验证所建立模型的正确性和可靠性。之后选择几个不同的供油提前角对柴油机性能进行仿真计算,确定出了最佳供油提前角,达到柴油机匹配优化的目的。     

电液可变气门系统液压油路瞬时压力的分析

基于某型号船用柴油机电液可变气门系统的仿真模型,研究了回油电磁阀的开启斜率、最大开度限值、开启相位和供油压力对液压油路回油阶段瞬时压力的影响。研究结果表明:急降区的瞬时压力变化率几乎不受供油压力的影响,但随回油电磁阀开启斜率增加而增加,随开启相位的提前和最大开度限值的增加而减小;稳定区的波动方差随供油压力和开启斜率的增加而增加,随开启相位的提前和最大开度限值的增加而减小;自由下降区的瞬时压力变化率几乎不受回油电磁阀开启斜率、最大开度限值、开启相位和供油压力的影响。     

全可变液压气门机构的气门运动特性

通过对全可变液压气门机构的气门升程和液压压力的试验测量,研究了全可变液压气门机构的气门运动特性.采用流通面积随气门升程可变的节流孔控制气门落座速度,分析了节流孔形状、最小节流面积和节流面积变化率等对气门落座过程的影响;采用单向阀通道降低液压系统内的液压流体的压力波动,保证了气门的平稳开启.通过对多种工况下气门落座速度的分析,得出气门最大升程对气门落座速度有重要影响,而发动机转速对气门落座速度的影响相对较小的结论.试验结果表明,通过合理匹配有关结构参数,全可变液压气门机构可实现气门平稳开启和平稳落座.     

丙酮丁醇乙醇/汽油混合燃料对高速发动机性能影响的试验研究

以发动机4000 r/min、节气门开度35％ 为试验工况,对纯汽油及不同掺混体积分数丙酮丁醇乙醇(acetone-butanol-ethanol,ABE)与汽油混合物开展了不同点火提前角和喷油量的试验研究.分析了不同ABE混合比、点火提前角和过量空气系数对发动机性能的影响,并对每种燃料发动机最大功率工况的性能参数进行...     

排气道压力波动对发动机二冲程减压制动性能的影响

为分析排气管内压力波动对发动机二冲程制动功率的影响,以某重型柴油机为研究对象,利用GT-Power建立发动机二冲程制动一维模型,通过修改排气型线开展排气道压力波动对制动性能影响的研究。结果表明：第二次减压制动（the second compression release braking, 2nd CRB）相位开启时的压力波动会影响到其他气缸的排气回流,进而影响发动机的制动功率。进一步对排气管进行三维流场计算,证明了其他气缸2nd CRB相位排气门开启时的压力波传递对排气回流阶段排气回流的影响。最后通过试验设计（design of experiment, DoE）,结合响应面拟合和粒子群算法对排气管几何尺寸进行优化,优化后该柴油机二冲程减压制动模式下2 100 r/min工况的最大制动功率可达到395.08 kW。     

点火提前角的仿真计算

本文以发动机的准维燃烧模型为依据,以一条实验法则为理论基础,介绍了汽油机最佳点火提前角初始MAP图的确定和计算方法.从程序运行结果来看,点火提前角的值以及点火提前角随转速和负荷的变化规律与实际情况基本相符,表明仿真运算结果基本正确.