扫气对发动机性能影响的试验研究

研究了扫气对充量系数、燃烧以及排放的影响。试验结果表明,随着扫气的增强,充量系数增大,THC升高而NOx下降;受气流运动的影响,混合气的燃烧并未随着扫气的增强而增大,在气门重叠角为0℃A时,发动机的燃烧最好,扭矩最大。     

VVT对GDI发动机中等负荷燃烧及排放的影响

为了应对日益严格的排放法规,充分挖掘VVT技术对增压直喷汽油机在节能减排方面的潜力,试验研究了VVT技术对车用GDI发动机最常用工况燃烧及排放的影响.结果表明:适度调节进排气VVT,燃油经济性能够得到有效改善,最大改善5.8％;随着气门重叠角的增大,燃烧滞燃期和持续期增大,CA50延后,最大缸内压力、最大放热率降低,T...     

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。     

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.     

基于排气VVT的直喷汽油发动机性能试验研究

在一台自然吸气直喷汽油发动机上进行运行工况内的进、排气可变气门正时(VVT)相位扫点试验,根据不同排气VVT相位下的发动机动力性和燃油经济性,结合进气流量、最高燃烧温度、指示热效率和泵气损失等因素,分析了发动机性能变化的原因。研究结果表明,外特性工况排气VVT推迟15°曲轴转角时,进气量增加,动力性提高;继续推迟排气VVT相位,泵气损失增加,动力性降低。在转速低于2 400r/min的中、高负荷区域,开启排气VVT使得指示热效率增大,泵气损失减少,发动机油耗降低;在排气VVT相位大于-15°曲轴转角、转速高于2 800r/min的中、高负荷区域,发动机经济性变差。     

LNG-柴油双燃料增压船用发动机气门重叠期LNG燃料的泄漏分析

针对液化天然气(LNG)-柴油双燃料增压发动机采用AVL-Boost发动机性能仿真计算,分析气门重叠期间LNG燃料通过排气门的泄漏及其影响因素。研究结果表明:气门重叠角是排气门LNG燃料泄漏最重要影响因素,LNG泄漏随着气门重叠角的增大而急剧增加,进气提前角和排气延迟角对LNG泄漏的影响基本相同;LNG泄漏量随着增压比的增加而增加,较高增压比时继续提高增压比会导致LNG泄漏量继续增加,但是LNG百分比泄漏量基本不变;对于增压比为1.8~3.0的LNG-柴油双燃料增压发动机(标定转速为1000r/min,进气提前角为50°CA),排气门LNG燃料泄漏量可以达到全部LNG燃料的1%~5%;适当减小排气门直径是减少LNG泄漏的有效措施。     

增压直喷汽油机低速高负荷扫气性能研究

研究了增压直喷发动机低速高负荷工况(1200r/min外特性工况)下,不同气门重叠角对发动机扫气量、动力性、经济性和排放的影响。研究结果表明:随着气门重叠角的增大,发动机进气量增加,同时直接进入尾气的新鲜空气暨扫气量也大幅增加,尾气含氧量增加;扭矩相应增加,但有效热效率随之降低;THC及NOx排放基本随着气门重叠角的增大而增加,仅在气门重叠角为40°CA时,NOx排放大幅下降。     

小升程凸轮轴发动机HCCI燃烧特性的研究

为了在发动机的低速低负荷区实现均质充量压缩着火（HCCI）燃烧，设计了气门升程小和气门开启持续期短的进、排气门凸轮轴，并将其安装在Ricardo Hydra单缸汽油机上。试验研究了发动机使用理论空燃比混合气时的燃烧情况，结果表明，使用负气门重叠角可以在低速低负荷区实现HCCI燃烧。在HCCI燃烧方式下运行时的平均指示压力（PIMEP）依赖于气门定时和发动机转速。排气门关闭越早，缸内的残余废气量增加，每循环进气量减少，燃烧持续期变长，PIMEP减小，然而泵气损失减小；进气相位对PIMEP的影响小于排气相位的影响；高的发动机转速对燃烧过程的影响类似于排气门早关．     

排气凸轮缓冲段型线对发动机动力性、经济性的影响

结合某四缸自吸、电控共轨、带VVT顶置凸轮轴汽油发动机,通过调整排气凸轮轴缓冲段型线,保持ECU数据不变,通过理论计算与台架试验,对比2种状态的凸轮轴对发动机扭矩、油耗、排温的影响。结果显示:适当调整排气凸轮缓冲段型线,增大气门重叠角,对发动机动力性无影响;油耗有所降低;也存在部分工况点油耗增大的情况;发动机在高速、中大负荷排温会有所升高。     

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。     

进气VVT技术对汽油机及整车THC排放性能影响

研究了发动机进气可变气门正时(VVT)技术对某自然吸气汽油机总碳氢(THC)排放性能的影响,并在匹配某增压直喷汽油机的整车上进行车辆启动阶段进气VVT控制策略的优化,发动机台架试验结果表明,使用进气VVT技术可以降低发动机THC排放,但会导致燃烧稳定性恶化,整车转毂试验结果表明,在车辆启动阶段通过对进气VVT开启角度及开启时间的优化,可以有效降低新欧洲标准行驶循环(NEDC)整车的THC排放。     

答读者问

问:气门头部直径和气门升程是如何决定的?答:进气门和排气门的头部直径及气门升程直接影响发动机的进气和功率。下面以发动机的容积效率和充量系数为基础,从如何保证燃烧所需新鲜气体的绝对量和流入量来讨论气门头部直径和气门升程。     

过量空气系数对HCCI汽油机燃烧特性的影响

在一台Ricardo Hydra单缸四气门汽油机上,利用气门重叠负角方法实现了均质充量压缩着火(HCCI)燃烧,并通过试验研究了过量空气系数对HCCI汽油机燃烧特性的影响.研究结果表明,在相同的转速和气门相位角下,随着过量空气系数的增加,平均指示压力减小,缸内残余废气率也减小,但燃油消耗率的变化趋势与转速有关.在大多数工况下,过量空气系数为1.05时,HCCI发动机的着火时刻最早,燃烧持续期最短.过量空气系数对循环波动的影响与转速和气门相位角有关.随着转速的增加,循环波动增大.     

气门间隙对发动机性能的影响研究

某四缸自然吸气汽油发动机怠速时燃烧不稳定,经热力学性能仿真计算发现怠速时气门重叠角偏大,导致残余废气率较高,从而引起燃烧不稳定及循环变动大。可通过调整进气凸轮轴安装相位或增大气门间隙来推迟进气门开启时刻,减小气门重叠角。本文对加大气门间隙方案做换气过程分析计算,加大气门间隙,气门重叠角减小。在低速时,小的气门重叠角有利于减小废气倒流,提高进气量;但在高速时进气惯性大,由于加大气门间隙,减小了进气迟闭角,造成高速时进气量减小。试验结果验证仿真分析的正确性。试验结果表明,减小气门重叠角可显著改善怠速工况的循环变动和排放,中低速工况的扭矩也有所提升,但高速段功率稍有下降。     

连续可变气门升程系统对增压直喷发动机燃油经济性影响的研究

为了深入分析连续可变气门升程(continuously variable valve lift,CVVL)系统对增压直喷(turbo-charged gasoline direct injection,TGDI)汽油发动机燃油经济性影响,通过对2 000r/min下0.2MPa和1.2MPa及5 000r/min下0.2MPa和1.2MPa这4个典型工况点的台架测试,对比分析了可变气门升程和可变气门正时(variable valve timing,VVT)对比油耗(brake specific fuel consumption,BSFC)的影响规律。结果表明:低负荷工况,比油耗随进气VVT提前和排气VVT推迟线性下降;降低气门升程,增加节气门开度,进气VVT可以进一步提前,排气VVT可以进一步推迟,从而形成米勒循环,使比油耗进一步降低。高负荷工况,气门全升程时比油耗更低,比油耗随进气和排气VVT提前而下降,但进气VVT对比油耗影响较小。     

变配气正时对HCCI燃烧的影响研究

试验研究了变进排气正时对缸内早喷柴油均质充量压燃燃烧(HCCI)的影响。柴油在排气上止点附近喷入缸内,研究改变进排气门负重叠期对HCCI燃烧放热率、排放及综合性能的影响。试验研究结果表明,增大气门负重叠期,有利于早喷燃油的快速蒸发和均质混合气的形成,有利于减少柴油湿壁,但是容易使燃烧相位提前,易于产生爆振。增加气门负重叠期,HCCI燃烧的运行范围向低工况扩展,但是中高负荷受到限制。在HCCI燃烧可运行范围内,有害排放产物和指示油耗均下降。     

气门重叠角的大小及位置对汽油机性能影响的研究

改变配气相位是发动机提升性能和改善排放的重要途径之一,随着可变气门正时(VVT)技术的发展,使得气门重叠角的大小和位置都可调节,实现了根据不同发动机工况对配气相位进行调节,本文采用GT-power软件,针对发动机不同工况采用不同重叠角的大小及位置进行模拟研究,从性能角度给出不同重叠角大小及位置对性能的影响规律。研究表明:在扫气区,增加重叠角有利于提高充气效率同时抑制爆震,但重叠角位置不能过于靠后,在小负荷,采用大的重叠角会增加残余废气量,使得燃烧不稳定,然而通过前移重叠角位置可以使得在较大重叠角下仍然具有很好的残余废气控制。     

基于可变气门定时策略的HCCI汽油机试验研究

在电控气口喷射四冲程单缸试验机上,利用特殊设计的小包角配气凸轮,通过负气门重叠角实现了由内部残余废气控制的汽油HCCI燃烧,详细研究了气门定时参数对HCCI燃烧的影响.结果表明,就进排气门定时比较而言,排气门关闭时刻对内部EGR率和负荷的影响更大,而进气门开启时刻对HCCI燃烧的影响相对较小.在进排气门相位对称条件下,随着气门重叠负角的减小,最大压力升高率增加,着火时刻提前,负荷也增大.随着转速的增加,内部EGR率增加,排气温度升高,着火时刻也提前.通过调整气门定时,在不需要进气加热的条件下,可在转速880～4 000 r/min,负荷0.25～0.75 MPa（pIMEP）的范围实现HCCI燃烧.     

凸轮轴型线设计对PFI汽油机低速性能影响的试验研究

凸轮轴是发动机进气系统的重要组成部分,不同型线直接影响发动机的性能和排放水平.本文通过对PFI增压汽油机进行不同型线的凸轮轴计算分析和试验验证,研究了凸轮轴型线对发动机性能及燃烧特性的影响.试验表明,适当减小气门重叠角可以有效提高低速扭矩,但是燃烧变差,适当增大进气门升程及包角,可以增加扫气的同时提高燃油雾化效果,改善燃烧降低油耗,但对扭矩无明显影响.     

满足“欧V”排放法规的GW4G15T汽油机试验研究

配有三效催化器的汽油机,排气中的HC排放物70%～80%是在冷起动阶段产生的。为了满足"欧V"排放法规的要求,从降低冷起动阶段产生的HC排放入手,对原发动机的气门重叠角和喷油器进行优化。发动机优化后,冷起动阶段HC排放降低,外特性上动力性、经济性均提高,污染物排放满足"欧V"排放法规的要求。