对置活塞二冲程柴油机扫气系统优化方法研究

分析了对置二冲程柴油机扫气系统参数对发动机工作过程特征参数的影响规律,分别提出了以扫气效率为优化目标和以平均指示压力(IMEP)为优化目标的优化函数。结合正交优化方法,优化计算并对比分析不同优化函数的优缺点。研究结果表明:IMEP可有效地兼顾扫气系统参数对扫气效率与发动机指示热效率的影响,更适合作为对置二冲程柴油机扫气系统优化目标。优化结果显示:扫气口宽度比为0.85,排气口宽度比为0.6,扫气口高度为22mm,排气口高度为29mm,扫气口倾角为10°时发动机IMEP达到最优值。     

对置二冲程柴油机扫气口参数对扫气过程的影响

通过分析扫气口高度、圆周利用率、气口径向倾角等参数对对置二冲程柴油机扫气过程的影响,建立了基于GT-Power的一维仿真模型,研究分析了扫气口高度、圆周利用率变化对发动机扫气过程的影响;同时建立基于AVL-FIRE的对置二冲程柴油机扫气过程CFD仿真模型,研究了气口径向倾角变化对发动机扫气过程的影响。研究结果表明:扫气过程中,扫气流量主要受扫气口开启面积大小的影响,并随着扫气口开启面积的增大而增大;适当的扫气口倾角能促进扫气过程中的新鲜充量和废气的分层,但是扫气倾角太大容易导致气缸中心空气密度低,残余废气易聚集难以排出气缸;当扫气倾角为20°时扫气效率最大。     

进排气结构参数对微型自由活塞发动机扫气过程影响的数值模拟研究

在微型自由活塞动力装置单缸压燃的研究下,结合单次冲击燃烧可视化试验,针对简化模型的进排气口间距L、进气道倾角α、排气道倾角β,进气道孔径Din及排气道孔径Dout展开数值模拟计算以应用于双气缸研究中,使整个运行工况更加平稳且高效.当进、排气口间距不断增大,其换气过程的扫气效率逐渐下降;进气口与排气口的扫气角成一定夹角时...     

OP2S柴油机气口参数的多目标优化研究

通过建立GT-Power仿真模型,分析了不同进、排气口高度及宽度对对置活塞二冲程(OP2S)柴油机动力性和换气性能的影响规律。采用多目标优化方法,在不同转速下优化了OP2S柴油机的平均指示压力、扫气效率和捕获率,并综合评价了OP2S柴油机的动力性和换气性能。研究表明,最优进、排气口高度随着转速的增加而增大,并且与固定气口高度相比,采用可变气口高度可使平均指示压力明显提高,说明在OP2S柴油机中采用可变气口高度技术实现可变配气相位对性能的提高具有重要意义。     

对置活塞二冲程汽油机燃烧特性试验

通过对置活塞二冲程缸内直喷汽油机进行原理样机燃烧特性试验,研究了对置活塞运动相位差、扫气压力、点火正时和点火方式等对燃烧过程和整机性能的影响规律.对置活塞二冲程汽油机缸内放热规律试验结果与传统汽油机一致,可分为火焰发展期、快速燃烧期和燃烧后期.对置活塞运动相位差过小会导致缸内扫气效率较低、残余废气量较高,不利于燃烧过程的组织;同时,对置活塞相对运动速度过快会导致内止点过后气缸工作容积变化率较大,缸内压力和温度下降较快.对置活塞运动相位差为15°,CA时,可有效改善扫气过程和燃烧组织.随着转速的升高,需要提高扫气压力,在提高扫气效率的同时增加混合气质量,提高燃烧速率.扫气压力为0.12,MPa时可兼顾中、高转速下缸内扫气过程和燃烧组织.对置活塞采用平顶结构时,需要配合双火花塞对置点火且点火提前角为20°,CA,可保证中、高负荷具有最高的指示热效率.     

二冲程汽油机气口的设计计算

前言二冲程汽油机,特别是小型高速二冲程汽油机,因为结构简单,体积小,重量轻,升功率大,宜于肩背手提,在我国的农林业生产以及交通、发电等方面有着其独特的重要地位。二冲程汽油机几乎全部利用曲轴箱作为扫气泵压缩可燃混合气,利用扫、排气口实现气缸内的气体交换过程,而且利用活塞控制的进气口实现向曲轴箱充气仍然是通用机型的基本     

船用二冲程柴油机扫气过程流场仿真研究

利用三维计算流体力学（computational fluid dynamics, CFD）仿真软件,用数值模拟的方法研究了某型二冲程船用柴油机在不同扫气口仰角与径向倾角下的扫气过程,得到了扫气过程中各时刻气缸内气体的速度矢量图与废气浓度分布图,分析了不同扫气口径向倾角与仰角对扫气过程效果的影响。结果表明：扫气口径向倾角增大时,涡流比增大,气缸中心处废气清扫效果变差,而缸壁附近处废气清扫效果变好;径向倾角较小时情况则与之相反。扫气口仰角增大时,涡流比基本不变,吹扫活塞凹坑处废气效果变差,但整体扫气效率升高。     

强化1E40F汽油机的试验研究

本文除扼要阐述了换气系统几何参数对小型二冲程汽油机性能的影响外,着重介绍了改变1E40F汽油机进、排气系统的强化试验研究结果,其中包括:改变汽化器和汽化器接头内径的试验研究;改变进气口宽度的试验研究;改变排气口宽度的试验研究;改变排气口高度的试验研究等内容。     

对置活塞二冲程汽油机活塞运动相位差的匹配

通过对对置活塞二冲程缸内直喷汽油机的活塞运动规律、扫气过程及缸内工作过程进行数值模拟,研究了对置活塞运动相位差对扫气过程、混合气的形成和燃烧过程及整机性能的影响。研究结果表明:活塞运动相位差影响活塞相对运动规律的同时,直接影响扫气正时和有效压缩比进而影响扫气过程、缸内工作过程和整机性能及对置活塞非对称做功特性。随着活塞运动相位差的增大,扫气效率增大,火焰发展期和快速燃烧期增大,循环指示功先增大后减小,在相位差为15°曲轴转角时达到最大值。综合相位差对扫气和缸内工作过程的影响,在15kW、6 000r/min、全负荷工况时最佳活塞运动相位差为15°曲轴转角。     

对置活塞二冲程柴油机换气过程的试验

针对对置活塞二冲程柴油机换气特点和示踪气体法测试原理,提出了示踪气体法在对置活塞二冲程柴油机上的具体试验方法.利用该方法开展了发动机换气过程的试验研究,分析了不同运转工况下进、排气状态参数对发动机换气品质的影响规律.结果表明:进、排气压差对换气品质及捕获空气量有较大的影响,压差越大,扫气效率和捕获空气量越高;当给气比大于1.4以后,压差对扫气效率和捕获空气量的影响趋势逐渐趋于平缓;以发动机稳定运行并兼顾较小的泵气损失为优化目标,给气比宜选取的范围为0.5~1.4.     

二冲程液压自由活塞发动机换气过程影响因素的仿真研究

利用CONVERGE软件建立了二冲程液压自由活塞发动机换气过程的三维计算流体动力学（computational fluid dynamics, CFD）仿真模型，并且基于液压自由活塞发动机的独特结构，研究了气口比时面值、扫气箱压缩比、活塞顶倾角和活塞杆直径对换气过程的影响。结果表明：在未发生废气倒流时，扫气效率主要与扫气比时面值有关，增大扫气比时面值有利于提高扫气效率；捕获率主要与排气比时面值有关，减小排气比时面值有利于增大捕获率；提高扫气箱压缩比有利于提高扫气效率，扫气箱压缩比从1.2增加到2.1，扫气效率提升9.8%；适当增大活塞顶倾角有利于扫气效率和捕获率的提高；减小活塞杆直径有利于提升扫气效率，但同时会导致捕获率下降。     

二冲程汽油机气体流动及扫气品质的数值计算

利用非稳定流动的理论,建立了曲轴箱边界、气口边界等模型,建成了适用于曲轴箱扫气式二冲程汽油机性能预测和进、排气系统分析的模型,并针对ＡＸ１００型摩托车二冲程汽油机进行了计算和分析。由于该有较好地分析二冲程发动机进排气系统中的压力波动,并考虑了扫气口回流中新鲜充量和复合扫气模型,计算得到的二冲程发动机的扫气品质与试验数据比较是吻合的。通过研究加深了对二冲程汽油机进、排气系统流动规律及其对发对机性能     

进排气压力对增压对置活塞二冲程发动机的影响研究

针对对置活塞二冲程发动机结构特点和性能匹配试验的需求,建立了复合增压对置活塞二冲程柴油机的一维仿真模型,根据试验数据对原机仿真模型进行校核。考虑进排气压力差对直流扫气有较大的影响,通过该仿真模型模似了排气压力一定时,进气压力对捕获率、捕获量和比燃油消耗率的影响规律,以及保证给气比一定,排气压力对比燃油消耗率、压差和捕获空燃比的影响。从仿真结果可知:进气压力对比燃油消耗率的影响较大,给气比每提高0.02,比燃油消耗率(从低速到高速)分别最多增加0.7%、1.3%和1.8%;三个工况下,排气背压在160kPa~170kPa之间时比油耗最小。     

双对置二冲程增压柴油机变工况扫气研究

建立基于avl_boost的对置二冲程柴油机一维仿真模型,应用简化增压器模型分析了目标发动机性能的增压,得到不同转速下的进排气压力边界。在一维计算数据的基础上,建立avl_fire三维模型,在不同转速下进行扫气过程仿真,对比进排气压差对该柴油机扫气的影响。结果表明,高速时,进排气压差对扫气过程的影响较大,而低速时,压力差对扫气的影响较小,压力差过大或过小都会降低扫气效率。     

液压自由活塞发动机直流扫气设计及优化研究

基于气门-气口直流扫气方式的设计及自由活塞本身运行特点设计了液压气门的控制策略,通过试验对气门控制策略进行了验证并获取了缸内压力及活塞运行曲线。将获取的部分试验数据作为三维仿真的边界条件,通过AVL FIRE ENGINE PLUS建立的三维仿真模型探讨了排气门正时、气口高度及扫气压力对给气比、捕获率及扫气效率的影响规律。在此基础之上,提出了一种基于给气比、捕获率及扫气效率的优化函数,优化计算结果表明:当扫气压力ps为0.16MPa、扫气口高度hs为26mm、排气门开启角EVO为48mm时,液压自由活塞发动机最大扫气效率ηs可达到84.7%。     

对置式液压自由活塞发动机扫气过程的仿真

根据所开发的对置式液压自由活塞发动机样机的基本参数,基于AVL FIRE平台建立了缸内流场的三维仿真模型.分析了扫气口几何参数、活塞下止点停留时间对扫气过程的影响,探讨了利用扫气口几何参数实现缸内混合气分层的方法.结果表明:扫气口径向夹角为5°时,扫气效率和扫气捕获率都达到最大值;随着活塞下止点停留时间的加长,扫气效率呈现先提高再稳定的过程,扫气捕获率则随停留时间的加长而单调下降;采用较大的扫气口径向夹角,可以在压缩上止点附近,实现缸内轴心处废气浓度高、外围废气浓度低的分层分布.     

二冲程汽油机扫气过程的CFD模拟计算与试验

本文用CFD软件对1E40F小型汽油机的扫气过程进行模拟,研究了气道结构参数对扫气过程的影响,特别是对回流扫气的影响,由试验结果可以看出,发动机在动力性能、经济性能、排放性能上都有很大改善,尤其在排放性能上,改善最大.因此,用计算机模拟可以定性地改善二冲程汽油机的工作过程,为解决二冲程汽油机的排放问题提供理论依据.     

曲轴箱扫气活塞阀进气式发动机的给气比的研究(关于进气口流量系数影响的研究)

1.前言一般认为,采用同一种扫气型式的曲轴箱扫气二冲程发动机的功率特性,大体上可由给气比决定.在不受进排气系统影响的情况下,此种发动机的给气比特性,可用反拖试验近似求出.在上篇文章中对进气口有转阀的发动机进行了反拖试验,了解到在改变进气口角度面积和开关时间时给气比和转速的关系~*.由于随转速的不同,进气口是可变的,所以,可在很宽的转速范围内增大给气比.在普通活塞阀控制进气口的发动机中,如进气口形状根据转速选择得适当,可在很宽的转速范围内,得到较大的给气比.在本篇文章中,只改变发动机进气口,     

二冲程柴油机设计参数对扫气过程的影响

利用多维数值模拟方法,对二冲程柴油机倒拖情况下的进、排气过程进行模拟,研究转速变化、进气口仰角变化对扫气过程的影响。     

二冲程汽油机双进气口分层扫气的研究

叙述了在一台80mL摩托车用二冲程汽油机上采用双进气口分层扫气方式的试验结果,其1/4节气门开度时的最低燃油消耗可降低24.8%。但也存在稳定运转区域变小的问题,通过模拟计算,分析了影响这种扫气方式的关键因素是储气道压力波影响和2个节气门开度的协调性。