二次喷射对增压直喷汽油机颗粒物排放的影响

基于某款增压直喷汽油机分别采用燃油单次喷射策略和二次喷射策略,利用DMS500颗粒分析仪对颗粒物数量浓度和粒径分布进行测试,研究不同工况下采用单次喷射和二次喷射策略后的发动机经济性和颗粒物排放的变化,选取二次喷射策略的适用工况.研究表明:当二次喷射策略运用于增压直喷发动机,二次喷射比例和二次喷射相位的合理优化能有效降低燃油消耗率和颗粒物排放;比较单次喷射和二次喷射策略,两种喷射策略颗粒物粒径分布均呈核态与积聚态的双峰分布,而在转速小于3 000 r/min、转矩大于105 N·m的工况条件下,运用二次喷射策略后燃油消耗率和颗粒物数量浓度相对于单次喷射均有明显降低,其中核态颗粒物占比增大,颗粒物平均几何粒径减小;其他工况下采用单次喷射策略的发动机经济性和排放性能更佳.     

增压直喷汽油机燃油喷射特性对排放影响的试验研究

基于某1.5L涡轮增压直喷汽油机,搭建试验测试系统,采用试验匹配测试方法研究了喷油模式、喷油时刻、喷油比例、喷油压力等决定燃油喷射特性的关键参数对碳烟排放的影响。试验结果表明:单次喷油模式下在部分负荷时,喷油越提前,碳烟排放越多;在全负荷时,喷油越推迟,碳烟排放越多。在多次喷油模式下,随第一次喷油的推迟碳烟排放降低,随第二、三次喷油的推迟碳烟排放增加。提高喷油压力对部分负荷工况燃烧及排放改善不明显,但外特性工况碳烟排放显著下降,碳氢化合物排放总量也大幅度降低,缸内燃烧速度加快,燃烧稳定性提高,有效燃油消耗率降低约2%。     

二次燃油喷射对自吸直喷汽油机低速性能影响的试验研究

对一台自吸直喷汽油机采用不同的燃油喷射模式在2 000r/min全负荷工况进行试验,研究了二次喷射对发动机低速动力性和经济性的影响,并根据缸压参数、燃烧参数及排放物的变化规律对二次喷射影响发动机低速性能的机理进行了探讨。结果表明,相比单次喷射,通过优化二次喷射时刻可以使动力性提升5%,经济性提升约6%。二次喷射的优化机理主要是实现了燃烧室内油气浓度的不均匀分布,可提升燃烧速度,通过分层燃烧实现动力性和油耗的改善。     

涡轮增压直喷汽油机缸内流场、混合气形成和燃烧数值模拟及试验

建立了发动机3D模型,在发动机进气道上采用了一个滚流控制阀片,以控制发动机气流运动。通过计算流体力学(CFD)软件计算缸内流场随曲轴转角的演变和发展过程,评估了缸内的滚流运动和湍动能。模拟了在当量空燃比条件下缸内混合气的浓度场分布,分析了缸内燃烧过程。研究结果表明:采用滚流控制阀在2 000r/min、0.2MPa和1 750r/min全负荷工况下能够有效提升缸内滚流比,并且在压缩行程末期增强了湍动能,有助于提升燃烧速率,改善燃烧。通过设计特殊形式的活塞顶面,对喷雾进行引导,避免了燃油喷雾直接碰撞在缸壁。燃烧模拟的缸内压力曲线与实际发动机台架测试的结果吻合性较好。     

喷雾引导型直喷汽油机燃油喷射对缸内流动特性影响的数值研究

为了深入研究喷雾引导型直喷汽油机燃油喷射对缸内流动特性的影响,利用STAR-CD软件数值模拟了1 500 r/min全负荷和5 500 r/min全负荷两个典型工况下发动机缸内的流动特性.对比分析了每一转速下,无喷射和有喷射时缸内的滚流率、湍流强度、点火区域的湍流强度以及关注切面的流场分布等.结果表明:在低转速全负荷工况下,燃油喷射过程对缸内流动有强烈的干涉作用,而高转速全负荷时该影响很小.另外,燃油喷射对高、低转速下缸内的平均湍能强度影响很小,而对点火区域的湍动能有很大提高.     

直喷汽油机燃油喷射时刻对经济性与PN排放的影响

在一款装备直喷涡轮增压汽油机的国六车型的开发过程中,针对发动机在WLTC循环中有些工况PN排放高的现象,对这些工况进行了台架扫点.通过优化SOI,降低了发动机的PN排放.试验结果表明,过早的喷油,由喷雾和活塞碰撞形成的油膜会导致PN排放显著升高.为了避免PN排放升高,应适当推迟SOI.在低负荷条件下,SOI设定在295...     

二次燃油喷射对摩托车汽油机性能影响的试验研究

利用发动机台架试验,对二次燃油喷射技术在摩托车汽油机上的应用进行了研究。结果表明:进气道喷射式摩托车汽油机存在附壁油膜以液体形式进入气缸的现象。发动机性能与附壁油膜挥发量有直接关系,节气门开度较小时,喷油时刻推迟将导致附壁油膜挥发时间变短,从而减少附壁油膜挥发量,使发动机的功率下降、排放恶化;节气门开度较大时,机体温度较高、进气流速较大,改变喷油时刻对发动机动力及排放性能基本无影响;膨胀冲程喷射燃油所占比例较大时,附壁油膜挥发量较大,发动机动力性能较好。     

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.     

直喷汽油机缸内喷雾湿壁问题研究

直喷汽油机的湿壁问题会导致机油稀释,燃油经济性下降及尾气排放增加。但通过喷雾、燃烧室及缸内流场三者合理匹配与优化可以大大减少燃油湿壁。利用激光诊断技术对某直喷喷油器的喷雾特性进行全面测试,然后标定三维CFD软件中的喷雾模型,对缸内喷雾和混合气形成过程进行仿真计算,并研究了燃油喷射策略对燃油湿壁的影响。研究结果表明:采用两段喷射策略可以降低15%的碰壁量,混合气均匀程度基本不变;采用三段喷射可以降低27%的碰壁量,并可明显改善混合气浓度分布。     

二冲程直喷汽油机的高速燃油喷射系统

众所周知,向二冲程汽油机的气缸内喷射燃油可以改善它的燃油经济性和废气排放。向气缸内喷射燃油的一个常用的方法是采用柱塞式压力泵。通常,在功率相同的情况下,二冲程发动机的外形尺寸小于四冲程机,质量也较小,因此,需要一个体积、质量均较小,结构比较简单的喷油泵。 一种能够满足小型汽车用二冲程发动机的电控燃油喷射系统,其工作转速可高达6000rpm。进入发动机每个气缸的油量是由电磁阀控制的,能对一个循环的喷射量和定时作出响应,并对一个缸的喷射量与定时进行调整。本文介绍这种泵与喷油器的设计原理,并讨论缸与缸之间分配、循环间变化和燃油雾化的试验方法与试验结果。     

基于喷油器特征的缸内直喷汽油机混合气形成过程数值模拟

建立了多孔喷油器的一维仿真模型,对不同喷油压力下的喷油参数进行了计算,并详细分析了喷油器针阀开启和关闭时单孔喷雾锥角及喷孔出口有效流动面积的变化。以10 MPa喷油压力下的喷雾计算结果为边界,用FIRE软件模拟了定容喷雾并对其数值模型进行了标定,进而以一2.0 L涡轮增压缸内直喷汽油机为研究对象,分析了喷油时刻对缸内混合气形成的影响。结果显示,在5 000 r/min全负荷工况下,喷油时刻为400℃A时形成的混合气更能满足燃烧和发动机性能的要求。     

喷油策略对直喷汽油机混合气形成影响的模拟计算北大核心CSCD

利用三维仿真软件FIRE建立直喷发动机的仿真计算模型。经过喷雾可视化试验标定,对直喷发动机的单次喷射和二次喷射进行仿真计算,得出二次喷射策略的燃油碰壁量比单次喷射降低25%,有利于混合气的形成和燃烧。进一步研究推迟二次喷射时间对混合气形成的影响发现,一定程度上推迟喷油时间后,燃油的碰壁量会有所下降,同时也会导致最终油膜量的提高,反而导致混合结果不佳。此外,若喷油过迟,碰壁量不仅不会减少,还会增加。     

进气道对缸内直喷增压汽油机性能的影响

应用稳态CFD方法对高、低滚流比进气道进行了分析,高滚流比气道较低滚流比气道流量系数降低16%,滚流比提高22%.基于这两种气道对缸内直喷增压汽油机进气和压缩冲程油气混合的影响进行了瞬态CFD分析.结果表明,高滚流比气道在缸内能形成更规则的大尺度漩涡,且缸内瞬态滚流比更高,两种对称气道瞬态涡流比基本为零,进气道流量系数...     

喷雾落点对直喷汽油机缸内油气混合和湿壁的影响

利用STAR-CD软件,对某增压发动机缸内流动进行了数值模拟,研究了两种喷雾落点方案对缸内滚流比、湍流强度、油气混合均匀性和湿壁量的影响。结果表明:在1 500 r/min/WOT和5 500 r/min/WOT两种工况下,两种喷雾方案缸内滚流比和湍流强度的差异小,但方案二油束张角小,活塞湿壁量高于方案一。综合分析,喷雾落点方案一更适合该直喷发动机燃烧系统。     

缸内直喷汽油机喷雾、混合气形成和燃烧过程的三维数值模拟

建立了带进排气道的缸内直喷(GDI)汽油机三维数值模型,并对喷雾模型和燃烧模型进行了实验标定,进而模拟了GDI发动机化学当量比条件下均质混合气和分层混合气两种模式从进气-喷雾-混合气形成-燃烧的全过程.模拟结果表明,GDI发动机高压多孔喷嘴喷雾雾化明显,贯穿距离较长,进气过程中缸内形成强滚流促进燃油蒸发和油气混合;进气冲程单次喷射可在缸内点火之前形成较为均匀的混合气,进气和压缩冲程中进行两次喷射可在缸内点火之前形成火花塞附近较浓、周围较稀的分层混合气;在化学当量比条件下适当采用分层混合气燃烧,与均质混合气相比可以降低燃烧速度,从而减小最大爆发压力和压力升高率.计算结果有助于深入理解GDI发动机的工作过程,并为后续研究GDI燃烧控制策略提供了模拟计算平台.     

五气门汽油机气道内二次燃油喷射技术的研究

在汽油机低压供油的前提下,提出了“气道内二次燃油喷射”的概念,用于优化缸内混合气的分布,消除传统单次喷油分层燃烧所存在的弊端。在发动机的一个工作循环内,第１次喷射的燃油在缸内形成均质稀混合气,第２次喷射的燃油将火花塞周围适当加浓。在自行设计的五气门汽油机上所进行的初步试验证明：与普通稀燃单次喷油方式相比,这种新喷油方式能够提高发动机稀燃能力２个空燃比单位,具有显降低燃油消耗的作用。     

直喷式柴油机燃油撞壁特性及混合气形成研究

应用STAR-CD软件对燃油撞壁进行三维数值模拟,重点研究入射角度、环境压力和涡流比对撞壁特性和混合气形成的影响.结果表明,撞壁后燃油的二次雾化对燃油蒸发具有重要作用.随着壁面入射角度的增大,壁面油膜扩展面积增大,油膜从长叶形向扇形变化.随着环境压力的增高,燃油分布范围明显减小,但燃油堆积量和浓混合气的面积都会进一步减小,形成相对稀薄的混合气.涡流对燃油的影响主要发生在撞壁之后,随着涡流比的增大,形成大范围的稀混合气.涡流比过高,相邻油束的混合气将会发生干涉,造成燃烧质量下降.     

进气道对某增压非直喷汽油机性能影响的试验研究

优化了某增压非直喷四缸汽油机进气道结构,并在气道稳流试验台和发动机性能试验台架上进行了相关试验研究。试验结果表明:通过减小进气道的倾斜角(特别是α角)可提高缸内空气运动的滚流强度,但同时也会降低其流量系数;增强缸内滚流运动可以加快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,降低不同转速下中高负荷时的燃油消耗率,其中在转速2 000r/min下燃油消耗率降低最大值约为16g/(kW·h),并且能降低各转速全负荷下的排气温度,降幅约为30~50℃,这有助于提高增压器的可靠性及使用寿命。     

增压直喷汽油机喷油策略对低速早燃的影响研究

试验研究了喷油策略对增压直喷汽油机低速早燃的影响。研究结果表明:低速早燃现象在发动机正常运行过程中随机且非连续的发生,发生时最高燃烧压力显著上升并引发强烈的爆震;空燃比加浓(过量空气系数0.75~0.90)可以显著地降低低速早燃的发生频率;单次喷射的喷油开始时刻过于提前(330~300°CA BTDC)或者推后(250~210°CA BTDC)都将增大低速早燃的发生频率;采用高的喷油压力(15MPa)对于低速早燃的发生频率具有抑制的趋势;当第一次喷油开始时刻较为提前(330~300°CA BTDC)时,相比单次喷射策略,二次喷射策略能够较明显地降低低速早燃的发生频率。