四气门汽油机可变斜轴涡流系统产生的缸内涡流特性试验研究

在稳流气道试验台上研究了所研制的四气门汽油机可变斜轴涡流系统对进气道流通特性和涡流特性的影响。研究结果表明:在任意的斜轴涡流控制阀轴线与曲轴轴线夹角情况下,进气道的流通系数随着阀片开度的增大而逐渐减小,当阀片开度为0°时进气道的流通系数最大为0.82,流通系数调节范围为0.13~0.82;当斜轴涡流控制阀轴线与曲轴轴线夹角为30°,阀片开度为45°时,进气终了涡流比达到最大值为0.11,进气终了涡流比的变化范围为0.01~0.11。     

四气门发动机单气门工作时缸内斜轴涡流的稳态测量研究

在稳流气道试验台上研究了 376四气门汽油机一进气门开、另一进气门全闭条件下的斜轴涡流特性 ,发现斜轴涡流倾角在进气过程初期很快跃升到近 90°,之后渐渐回落 ;在进气过程中期之后 ,其倾角稳定于 4 1°左右。这为解决四气门汽油机低转速时燃烧恶化问题提供了重要的理论依据     

可变气门相异升程4气门汽油机稳态流动特性

4气门汽油机在双进气门全开的情况下只存在滚流,当关闭其中一个气门后会得到较强的涡流,但流通能力比双进气门全开差.提出可变进气门相异升程概念,研制了可变进气门相异升程凸轮轴.使汽油机在双气门全开的过程中不仅存在滚流,而且在流通能力基本不变情况下得到较强涡流,综合表现出斜轴涡流特性,并可通过调整进气凸轮相异角实时改变两个进气门的升程差,满足汽油机不同工况对缸内大尺度气体运动的不同需求.试验表明:在不同相异角、相同凸轮轴转角下,流通系数变化不大;相同凸轮轴转角下,涡流比、滚流比和无因次斜轴涡流比随着相异角的增加而增大,斜轴涡流倾角随着相异角增加而减小;进气过程中产生两次方向相反的涡流和斜轴涡流.     

汽油机可变涡流进气管对缸内涡流特性的影响

研制了一种阀片式可变涡流进气管,采用嵌入该结构的1.4 L汽油机三维模型,分析了汽油机可变涡流进气管对进气流通特性和缸内涡流特性的影响.计算结果表明,该结构可以对缸内涡流运动强度进行调节,能够使进气终了涡流比最大达到1.8;随着涡流强度增大,流量系数减小,满足了发动机不同工况对于流量系数和涡流运动的要求.经过稳流试验验证,计算结果与试验结果吻合较好.     

四气门柴油机的可变涡流进气系统的试验研究

设计开发了四气门柴油机单独进气道及四气门柴油机试验缸盖,分析了四种组合气道方案下关闭一个进气道对四气门柴油机进气道性能的影响。从而探求四气门柴油机的可变进气涡流系统的实现方法,在低速时通过关闭一个气道,可以形成四气门柴油机的可变进气涡流系统,具体关闭哪个气道取决于气道的不同组合。     

涡流特性对汽油机燃烧压力循环变动的影响

利用所研制的四气门汽油机可变斜轴涡流系统,在稳流气道试验台上研究了该系统产生的涡流特性,并在发动机试验台上利用CB-466燃烧分析仪研究了涡流特性对缸内燃烧压力循环变动的影响.研究结果表明,低转速时,平均指示压力循环变动率随涡流比的增加逐渐减小,涡流比为0.43时的平均指示压力循环变动率最小,与涡流比为0.26时的平均指示压力循环变动率相比减小了8.2%.中等转速时,平均指示压力循环变动率随涡流比的增加而逐渐增加,当涡流比达到0.39时,平均指示压力循环变动率最大,与涡流比为0.26时的平均指示压力循环变动率相比增加了20.5%.低负荷时,平均指示压力循环变动率随涡流比的增加变化较为显著,但随着负荷的增加,变化的幅度逐渐减小.     

可变气门升程下汽油机缸内气体流动特性的研究

在一台4气门可视化光学发动机上,研究了可变气门升程下缸内气体流动特性.研究结果表明:发动机采用不同气门升程,在不同转速下,数值模拟的缸内流场分布与采用激光粒子图像技术测试而获得气流速度场结果吻合良好.发动机在采用最大气门升程为1.7 mm的低气门升程型线下可以产生较强的湍流,尤其在进气行程,其湍流强度是发动机采用最大气门升程为6.8 mm大气门升程曲线时的两倍.进气初期气门阀座处气流速度最高,且随气门升程的降低和转速的提高,气门阀座处气流的速度都有大幅上升;最大气门升程为1.7 mm,发动机转速为960 r/min时,气门阀座处最大速度达到了140 m/s.在低气门升程下,压缩终了的湍动能最大值较高,且湍动能分布更加均匀.     

内燃机缸内稳态斜轴涡流特性研究

以角动量合成理论为基本依据,以内置式稳态滚流测量装置测量所得的滚流试验数据和稳态涡流试验数据为源数据,推导了缸仙斜轴涡流特性参数的计算公式;并利用这些公式计算了ＣＡ１１０２发动机两种缸盖的斜轴涡流特性。     

斜轴涡流对汽油机低速低负荷燃烧过程影响的试验研究

研制了一套四气门汽油机可变斜轴涡流系统,在发动机试验台上利用CB-466燃烧分析仪研究了斜轴涡流特性对低速低负荷燃烧过程的影响。研究结果表明,低转速、低负荷时,指示热效率随着斜轴涡流比和斜轴涡流倾角的增加先增加后减小,当斜轴涡流比为0．76、斜轴涡流倾角为55．7°时,指示热效率最大。中等转速、低负荷时,指示热效率随着斜轴涡流比和斜轴涡流倾角的增加逐渐增加,当斜轴涡流比和斜轴涡流倾角最大时指示热效率最大。低转速和负荷时,平均指示压力随着斜轴涡流比和斜轴涡流倾角的增加先增加后减小,当斜轴涡流比为0．76、斜轴涡流倾角为55．7°时,平均指示压力最大。不同转速时,最高燃烧压力随斜轴涡流比和斜轴涡流倾角的变化规律各不相同,但相同转速下,不同负荷时的最高燃烧压力随斜轴涡流比和斜轴涡流倾角的变化规律大致是相同的。     

可变涡流对直喷汽油机进气流动特性影响数值模拟

建立了带可变涡流进气道的缸内直喷汽油机(GDI)三维数值模型,利用数值模拟方法分析了可变涡流GDI发动机在2 000 r/min全负荷工况下,涡流调节阀开启和关闭不同状态的进气以及混合气形成过程。得到了进气流动变化、湍动能的发展等重要信息,评价了缸内滚流对混合气浓度分布的影响,结果表明:通过涡流阀开启和关闭可以改变进气门周围进气流动速度分布,进而调节缸内滚流强度,进气流动对缸内燃油分布有着显著的影响。在低转速时,涡流阀关闭使缸内滚流强度明显提高,是相同气门升程涡流调节阀开启时的4~6倍;通过关闭涡流阀产生的大滚流强度加快了缸内燃油雾化速度,有助于在点火时刻缸内形成浓度均匀一致的混合气。     

四气门汽油机进气道流动特性的稳流试验研究

通过自行研制的稳流气道试验台研究了一台单缸四气门汽油机进气道流动特性及其产生涡流和滚流的能力,分别试验了双气门全开、单气门开和单切向气道三种方案。研究结果发现,该汽油机缸内几乎不存在大尺度涡流,而只存在滚流,当关闭其中一个气门后,会得到较强的涡流,加导气片后,其涡流更强,但流通能力比双进气门全开差。对于滚流比,单进气门比双进气门略有提高,但差别不大。     

4气门汽油机气道滚流比测试方法的试验研究

对汽油机缸内滚流直接测量方法的测试装置进行了可视化处理,在自主开发的气道稳流试验台上,通过PIV技术研究稳态滚流测试过程中流场的微观结构及其演化规律,阐明不同模拟缸套结构参数对气道滚流比影响规律.结果表明,不同结构参数的模拟缸套内流场结构在气门升程达到一定范围时都会发生变化,形成大尺度逆时针滚流,并且会导致缸内各测量截面滚流比曲线斜率增大.而缸内流场不同区域受缸套形状影响程度不同,出气口附近截面内滚流比受其影响最大,对于出气口直径为0.35倍缸径的模拟缸套,出口附近截面内滚流比出现非常高增幅的跃升,跃升后滚流比达到3.08.气道稳流试验模拟缸套内滚流比的变化规律从根本上受角动量守恒支配,缸套形状与滚流比产生增幅过高的跃升存在本质的联系.     

四气门柴油机缸内涡流形成过程试验研究

在稳流模拟试验台上,利用研制的缸内三维流场测量装置,运用热线风速仪测量了四气门柴油机缸内不同高度横截面的三维流场,通过对大量试验数据的分析,揭示了四气门柴油机缸内涡流的形成过程及气门开度对其影响的变化规律。四气门柴油机缸内涡流主要由气缸周边处的强气流产生;缸内主涡流出现在两进气道气门的下方,随气门开度的增大而增强;副涡流出现在远离进气门一边,随气门开度的减小而减强。当缸内空气主涡流动量矩流率与缸内空气总动量矩流率近似相等时,就形成了始稳面,始稳距离随气门开度的减小而增大。     

4气门汽油机缸内涡流的稳态测量研究

在稳流气道试验台上研究了376四气门汽油机一进气门开、另一进气门全闭条件下的涡流特性。用热线热膜风速仪测量了不同气门升程、不同截面的缸内涡流场的分布情况。结果发现：小升程时,缸内形成了大小不等、方向相反的2个涡流,其作用相互抵消,缸内形成涡流的能力较小;大升程时,缸内形成了单一方向的涡流,缸内形成涡流的能力较大。同时发现缸内大惊讶涡流旋转的中心并不完全与气缸轴线重合,在气缸上半部与轴线偏离较大,在下半部则较小,涡流轴线与气缸轴心线沿气缸自上而下趋于同心。     

高速4气门直喷柴油机可变进气涡流的研究

根据在压缩末期喷雾油束末端的撞壁速度与涡流速度的相对关系。建立了喷雾油束,燃烧室形状和涡流强度关系的数学模型。计算了某4气门直喷柴油机随转速变化所要求的最佳涡流比;设计了带涡流控制阀的双进气道,在稳流气道试验台上对这些气道的涡流比和流量系数随气道人口面积变化的影响进行了试验。结果发现,在4气门直喷柴油机中,很容易通过关闭一个进气道实现最佳涡流比的调节。