汽油机缸内直喷技术探析

本文主要就燃油喷射系统、燃烧系统以及控制策略探讨了GDI技术的优势,分析了GDI目前面临的难题,并指出排放问题是制约GDI发动机发展的关键.     

缸内直喷汽油机工作过程三维数值模拟

用三维CFD数值模拟软件对一台均质充量缸内直喷汽油机全负荷工况时的进气、压缩和混合气形成过程进行了三维瞬态数值模拟.分析了进气道内及气缸内的工质运动状态,研究了缸内滚流的形成和发展历程及其对混合气形成的影响,探讨了两种喷油定时所对应的燃油喷雾、混合气形成过程.结果显示,在现有条件下喷油开始时刻为420°CA所对应的点火...     

FAI二冲程缸内直喷汽油机的研究

基于AX～100二冲程化油器式发动机进行了FAI(Free Armature Injection自由电枢喷射)缸内直喷二冲程发动机的台架试验研究，在原机的基础上设计改造了一个适合缸内直喷的燃烧室结构，获得了大量的缸内直喷的试验数据和电控参数的MAP图，并做了该直喷发动机和原化油器发动机的性能、燃油消耗和HC排放的比较。结果表明，FAI直喷技术能够成功地应用于二冲程发动机缸内直喷系统，极大改善了燃油短路的现象和扫气效率，在整个运行范围内燃油消耗大大降低，HC排放改善很多。     

汽油机缸内直喷混合过程三维瞬态数值模拟

以KIVA程序作为三维瞬态模拟软件,对缸内直喷汽油机在4000r/min和6000r/min工况下缸内油气混合过程进行了数值模拟。结果表明：在4000r/min和6000r/min下缸内混合气的速度和浓度分布相似,火花塞附近的混合气当量比在1.2~1.5范围;在接近点火时刻,4000r/min的混合气分层效果较6000r/min的更为明显,有利于分层稀燃。计算结果可为直喷式汽油机的设计和性能改善提供一定的理论依据。     

气道喷射汽油机缸内燃烧过程的可视化研究

利用光学单缸机和高速摄像系统,研究了喷油正时对气道喷射汽油机暖机工况缸内燃烧过程的影响,并从不同喷油正时对缸内混合气形成影响过程出发,解释了出现的缸内燃烧现象。研究结果表明,气道喷射汽油机在暖机工况缸内燃烧过程会出现较多的扩散燃烧现象;不同喷油正时对应的雾化和燃油进入缸内的机理不同,所形成的混合气质量也有较大差异,导致出现不同的燃烧现象;在排气行程晚期、进气行程早期和压缩行程中期进行燃油喷射,缸内混合气燃烧过程中出现扩散燃烧现象较少。     

缸内直喷二冲程汽油机均质燃烧过程的数值模拟

缸内直喷二冲程发动机实现均质燃烧的主要问题是在过早喷油时会导致燃油逃逸的现象发生,因此本文采用旋流喷油器,配合高转速,利用AVL-FIRE软件模拟形成近化学计量比的混合气实现均质燃烧。模拟了均质燃烧过程中混合气形成及不同点火时刻燃烧放热率、缸温缸压等随曲轴的变化,结果表明:高转速大负荷下,在ABDC15°CA喷射,BTDC15°CA点火,可以实现均质燃烧模式,从而达到提高发动机热效率和降低排放的目的。     

汽油机缸内直喷的研究现状与发展

本文介绍了汽油机缸内直喷的一些优点，并从燃油供给系统、喷油器、喷雾模式、燃烧系统等方面介绍了GDI发动机的研究状况。阐述了GDI发动机开发中的一些难点，并指出GDI技术将得到更大的发展。     

缸内直喷汽油机低速性能的优化

通过仿真与试验相结合的方法对2.0,L涡轮增压缸内直喷汽油机的低速性能进行了研究,分析了进气滚流比及喷油开始时刻对其性能的影响.使用高滚流气道并对喷油开始时刻进行优化,可有效改善燃烧稳定性和燃油经济性,但其对燃油湿壁问题的改善并不理想.采用两段喷油策略及改变喷油器安装角,对喷雾碰壁问题进行了优化.结果显示:与单段喷射相比,两段喷射可使燃油碰壁和壁面油膜量大幅下降,混合气均匀度也得到进一步提高.适当减小喷油器安装角可使燃油碰壁明显降低,壁面油膜量降低38%,且混合气也更均匀.     

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。     

复合增压直喷汽油机缸内燃烧速度研究

为了研究复合增压直喷汽油机低速高负荷及外特性燃烧速度,搭建了试验平台,进行了大量性能试验,基于其他研究者的研究成果和研究经验,结合燃烧系统开发的工程性,提出了缸内层流燃烧速度和湍流燃烧速度分段分析法。通过该方法对试验结果进行分析,揭示了复合增压直喷汽油机低速高负荷及外特性燃烧速度特征。     

汽油机缸内直喷技术发展的分析与研究

本文详细介绍了汽油机缸内直喷（GDI）发动机的发展、技术特点、面临的难题及今后研究工作的重点。指出了排放的控制措施将成为决定其推广实用的关键因素。最后对汽油机缸内直喷新技术的发展,进行了展望。     

缸内直喷汽油机燃油系统故障诊断技术

以大众TSI发动机为例,分析缸内直喷汽油机燃油系统的常见故障原因,总结了缸内直喷汽油机燃油系统的油压和油泵的检测、数据流读取分析、执行元件自测试、主要电控元件检测等故障诊断方法,介绍一起诊断技术应用的实际案例。     

缸内直喷汽油机应用现状及问题综述

缸内直喷汽油机以高动力、低油耗、低排放、高功率质量比在世界范围内得到了认可和普及,大众几乎全系列车型安装TSI直喷发动机,其它合资车企在售车型中,也有相当大一部分装有直喷发动机,但这些直喷发动机普遍集中在中高端车型上。目前直喷发动机存在的一些问题,一直困扰着国内自主车企直喷发动机的推出,随着技术进步和成本降低,直喷发动机将覆盖各细分车型。     

缸内直喷汽油机燃烧控制策略及实现

本介绍了基于两次燃油喷射的缸内直喷汽油机的开发，着重介绍其中的喷油电控系统。两次燃油喷射技术被用来控制混合气形成和燃烧，以降低燃烧系统设计的复杂程度。设计开发了控制两次喷油的时间及喷油量的电控系统，可以精确控制高压旋流喷嘴的喷雾。进行了改变喷油参数对发动机性能影响的试验，结果表明：第二次喷油时刻及一、二次喷油量分配比例对发动机性能影响较为显；在空燃比接近18时，发动机燃油经济性较好。     

滚流比对缸内直喷汽油机燃烧速度的影响研究

滚流比会影响缸内直喷汽油机的混合过程,从而影响缸内燃烧。利用2种具有不同滚流比的单缸机缸盖,在汽油光学单缸机平台上开展了不同转速和负荷的试验研究,探究滚流比对滞燃期、碳烟排放与燃烧循环稳定性的影响。试验结果表明,提高滚流比能够减小喷雾宽度和喷雾锥角,提高火焰扩散速度。提高滚流强度能显著缩短发动机的滞燃期,推迟喷油正时,能够加强高滚流对滞燃期的缩短程度。对于不同的滚流比,从点火到火焰向单侧传播20 mm的时间与燃烧滞燃期息息相关。喷油正时较早时,低滚流比会引起燃烧循环波动增加、碳烟排放增加;但高滚流比不会引起燃烧循环波动和碳烟排放的严重恶化。因此,提高滚流强度能拓展最佳喷油正时。     

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。     

汽油机缸内直喷技术应用现状与发展趋势

主要介绍了汽油机缸内直喷技术的发展过程、应用现状、技术难点以及存在的问题,并对汽油机缸内直喷技术的发展趋势进行了展望,同时也对国内自主品牌汽油机缸内直喷技术的发展寄予希望。     

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...     

缸内直喷汽油机燃油喷雾特性影响因素试验研究

在喷雾试验装置基础上,利用高速摄影技术研究了喷射压力、背压、喷油脉宽对缸内直喷汽油机多孔喷油器喷雾特性的影响。     

缸内直喷汽油机高压旋流喷油器流动特性模拟研究

为了揭示直喷式汽油机高压旋流喷油器内燃油的流动特性及其影响因素,利用STAR-CD软件建立了压力旋流喷油器计算模型,并对喷油器内燃油的速度和压力变化历程以及旋流孔倾角和喷油压力对喷油器内流动特性的影响规律进行了研究.计算结果表明,在旋流喷油器内燃油的轴向速度不断增大,且在喷孔出口处达到最大值;而其切向速度则在喷孔入口处达到最大值,然后在喷孔内逐渐减小.随着旋流孔倾角的增大,燃油的喷射速度和湍动能减小,但初始涡流角增大.随着喷油压力的增大,燃油的喷射速度和湍动能均随之增大,而初始涡流角基本不变.