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。     

柴油机改装成燃气发动机凸轮轴的优化设计

采用AVL TYCON软件建立了LY12V140型发动机的计算模型,对改装为火花点火式燃气发动机的柴油机配气机构的配气相位进行了优化设计,改变了进气凸轮形状,重新确定了气门重叠角,从而避免在扫气期间的燃料损失、减小进气回火的危险。试验结果表明：优化后的配气相位和升程曲线满足改装后气体燃料发动机的动力性、经济性和排放的要求。     

液压驱动全可变气门机构的运动特性

为改善高速工况下全可变气门正时机构性能,以某液压驱动全可变气门机构为例,采用ADINA软件对气门机构的气门运动规律及液压系统内压力波动进行计算流体动力学(computational fluid dynamics, CFD)仿真分析,并结合K157型发动机进行试验研究对比。结果表明：通过调节泄油相位角,气门正时机构仿真模型可实现配气相位、气门升程全可变;泄油相位角对气门运动规律影响较大,曲轴转速对气门运动规律的影响较小;液压系统压力波动大过严重影响机构的可靠性;基于理论分析,可从减小运动组件质量、采用直流道、增加气门弹簧的设计刚度及预紧力等方面,提高气门机构性能。     

为什么要有进排气重叠角?

答:为了改善发动机的性能,必须提高进气效率,吸入更多的空气。这样,随空气吸入的大量汽油油滴进到气缸中以后,在压缩行程气化,由火花塞点燃,产生大量的热能。进气效率受气门数目、大小、升程、配气相位以及由进气管形状决定的进气阻力和进气惯性的影响。下而谈谈影响换气的配气相位和进排气重叠角。     

减小气门重叠角改善EQ6100汽油机怠速排放的研究

介绍了在保持发动机动力性、经济性及9工况排放基本不变的情况下,通过采用新型凸轮型线和减小气门重叠角的方法,来改善EQ6100汽油机的怠速排放性能。结果表明,凸轮型线与气门重叠角的合理匹配,对降低汽油机的怠速排放性能有显效果。     

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.     

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。     

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。     

基于AVL BOOST的16V190燃气发动机配气相位的仿真与优化

采用AVL BOOST发动机模拟分析软件建立16V190燃气发动机仿真计算模型,在额定转速、全负荷工况下,分别对不同的配气相位角度进行仿真分析计算,对比排气歧管温度、燃气消耗率、爆发压力及功率等参数,为确定合理的配气相位及改善发动机性能提供依据。     

柴油机气门及EGR管路积碳问题的分析与解决

某四缸增压柴油机在试验过程中出现中小负荷加速无力和发动机抖动现象,试验机拆解后发现气门盘部及EGR管路存在大量积碳。通过分析排查,发现由于配气相位不合理导致中低转速燃烧不充分,未燃烧燃油堆积在气门及EGR管路形成积碳。提出推迟配气相位方案并进行CAE分析计算。仿真结果表明,配气相位推迟,发动机充气系数增大,排气损失减小,残余废气系数减小,烟度降低。试验结果验证了仿真分析的正确性,结果表明,推迟配气相位可明显改善试验发动机中低转速时的燃烧及排放,燃油消耗率也有所下降,但高速时功率和扭矩稍有下降。     

天然气发动机可变气门定时的仿真研究

利用GT-Power软件建立了天然气发动机仿真模型,并对其进排气门的配气相位进行优化,研究并预测了配气相位优化前后发动机充量系数及功率的变化规律.对该天然气发动机的计算结果表明,采用可变气门定时(VVT)技术后,发动机的功率有明显提高,尤其是在中低转速时,功率提高达到10%以上,大大改善了发动机的动力性能.     

满足国-IV排放的电控稀燃天然气发动机燃烧系统开发

针对电控单点喷射稀燃天然气发动机燃烧系统进行了开发研究.在原柴油机上加装了电控系统、天然气供气系统和点火系统,并对燃烧室结构和凸轮轴参数进行了优化设计,以适应稀燃天然气发动机的要求.研究了燃烧室形状、压缩比和凸轮轴型线、配气相位对天然气发动机性能和排放的影响,确定了最终的匹配方案.结果表明:采用优化设计的无气门重叠角凸轮轴和压缩比为11的直口碗形燃烧室,所开发的天然气发动机具有良好的动力性、经济性,安装氧化型后处理器的排放结果达到国-IV排放法规要求.     

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。     

汽油机配气可变相位的模糊控制

本文采用模糊控制技术解决汽油机在整个工作范围内实现优化配气相位可变的问题。通过对模糊控制器的设计，计算出EQ6100汽油机在不同工况下的排气门提前开启角和进气门滞后关闭角的模糊控制值。计算结果表明，这些模糊控制值与相应工况的优化设计值的相对误差除两个工况外均小于5％。     

发动机可变进气门相位的确定及优化

理想的可变配气相位机构需要灵活的调节进排气门开闭的时间，同时调节行程的大小，对进气量、进气流速、残余废气系数进行控制，最终改善燃烧过程，提高发动机综合性能。而发动机进气门处压力对发动机充气效率有决定性的影响，它与气缸内的压力、进气门流通面积共同决定了发动机的充气效率。笔者对进气门处压力进行了计算分析．对可变进气门相位进行了确定及优化。     

降低乘用车增压汽油机HC排放的研究

对一款1.5L气道喷射增压汽油机的碳氢(HC)排放特性进行分析,发现HC排放主要产生于冷起动、冷机怠速及暖机阶段,燃烧不良是产生HC排放的主要原因。对发动机的喷油器喷孔直径、气道滚流比、气门重叠角、活塞冷却喷嘴开启压力进行优化改进,采用发动机原始排放测试及整车排放测试的方法验证了优化改进后的效果。研究结果表明:喷孔直径和气门重叠角分别减小了17.6%和83.3%,使得HC排放分别降低了17.6%和9.3%;同时,进气道滚流比和活塞冷却喷嘴开启压力提高77.3%和27.8%,使得HC排放分别减少了4.8%和1.5%;但是,进气道滚流比和活塞冷却喷嘴开启压力的提升会导致NOx排放严重增加,增幅高达35.6%和47.4%。综合考虑发动机排放性能,选取减小喷油器喷孔直径和气门重叠角作为降低HC排放的技术方案,并结合ECU参数优化,整车HC排放降低高达61.7%,各项排放指标均低于国-Ⅳ限值的50%。     

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.     

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。     

液压张紧器式可变配气相位机构的设计与试验

详细阐述了液压张紧器式可变配气相位机构的设计 ,并通过试验获得了最佳气门关闭角的提前与滞后角度。试验结果表明 :该机构结构简单 ,对原机改动小 ,成本低 ,能够实现配气相位的可变控制 ,明显改善了发动机性能。     

基于凸轮型线优化的单缸汽油机噪声控制

针对某单缸汽油发动机怠速工况异响噪声问题开展了噪声源识别及其控制等相关研究。通过综合应用声品质主观评价、噪声频谱分析及三维声强分析等方法,识别出该异响噪声源为怠速工况配气机构动力学性能异常引起的高频气门落座噪声。为提升配气机构动力学性能,采用6段5阶多项式表征气门升程曲线,并根据运动学关系获得凸轮型线数学表达式,继而采用直接搜索法对凸轮型线进行基于多体动力学模型的优化设计。仿真结果显示,凸轮型线优化后可将影响气门落座噪声的进、排气门弹簧振荡幅值分别削减88%和91%。根据优化方案制作凸轮轴样件,并进行发动机声学试验,发现怠速工况异响噪声消除,整机噪声降低约4.0dB(A)。研究结果表明:通过优化凸轮型线提升配气机构动力学性能可有效提升该单缸汽油发动机声品质。