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。     

利用废气滞留改善缸内直喷汽油机部分负荷性能的研究

废气滞留比传统的废气再循环具有更好的稀释和加热混合气作用,有利于减小汽油机中小负荷泵气损失,降低油耗.在一台缸内直喷汽油机(GDI)上对比研究了部分负荷下利用负阀重叠(NVO)产生废气滞留对于发动机性能的影响.结果表明,利用废气滞留方法可使发动机油耗降低5%～16%,并且随着负荷减小节油效果明显.分析表明,废气滞留可以提高进气歧管压力,明显降低泵气损失;混合气温度提高促进燃烧更完全,使燃烧效率得以提高;但燃烧速度会有一定程度降低,循环波动有所增大;综合作用下使得有效热效率提高.同时,废气滞留作用可降低缸内直喷汽油机HC、CO排放,尤其可显著降低NOx排放达70%以上.     

米勒循环和废气再循环对涡轮增压汽油机燃烧性能的影响和优化

为了研究米勒循环和废气再循环对高负荷和最佳油耗点燃烧性能的影响,通过修改进气凸轮型线,将一台1.5L采用废气再循环的涡轮增压直喷汽油机由奥托循环改为米勒循环运行。试验结果显示,在对米勒循环和奥托循环两种不同运行方式进行的对比试验中,在低负荷下,米勒循环的泵气损失比奥托循环小。随着负荷的增加,米勒循环的影响开始减小,与奥托循环泵气损失的差异逐渐变小,阻碍米勒循环热效率的改进。此外,米勒循环还降低了压缩终了温度,从而增加了燃烧持续期和排气温度,使其难以提高最佳油耗点的燃油经济性。就废气再循环对米勒循环和奥托循环的影响也进行了对比试验。随着废气再循环率的增加,两种循环的热效率均呈现先升后降的趋势。但采用米勒循环减少了进气时间和气门升程,大大降低了缸内滚流比和湍动能,从而延迟了已燃50%质量分数对应的曲轴转角(MBF50)并延长了燃烧持续期,这使其在高负荷下的热效率和燃油经济性均低于奥托循环。     

热裂解生物质气发动机燃烧循环变动研究

利用农林废弃物可控热裂解产生的生物质气作为火花点火发动机的燃料,测录了发动机的示功图.通过对峰值压力变动系数、峰值压力出现位置、峰值压力和峰值平均压力的差值及出现位置进行数学统计,研究了影响发动机燃烧循环变动的因素.统计数据表明:热裂解火花点火生物质气发动机中等负荷时的燃烧循环变动系数较大,高负荷时燃烧循环变动系数较小;峰值压力差值及出现位置的波动性均随点火提前角的增大及压缩比的提高而变大,燃烧循环变动亦随之增强;在整个功率范围内发动机的燃烧稳定性较好.     

基于当量燃烧的天然气发动机燃烧室优化研究

在一台采用废气再循环(exhaust gas recirculation,EGR)策略的当量燃烧天然气发动机上开展了不同挤气比、压缩比的活塞对燃烧、热效率和排放影响的对比试验研究。结果表明:在50%负荷与中低转速75%负荷下,增大EGR率拓展了爆震边界,使得主燃烧相位(CA50)提前,指示热效率提高;而在100%负荷及高转速75%负荷下,EGR率的增大对燃烧持续期的延长作用更为明显,且CA50后移,指示热效率降低。增大压缩比和适当增大挤气比有利于增强缸内湍流运动,加快天然气火焰传播速度,使CA50更靠近上止点,热功转换效率提高,最高指示热效率提高了0.24%,NO_x和CH₄排放分别升高了2.30g/(kW·h)、0.55g/(kW·h)。进一步增大挤气比会受到爆震的限制,最佳点火时刻推迟,燃烧定容度小,燃烧持续期延长,最高指示热效率下降了0.51%,NO_x和CH₄排放分别降低了2.20g/(kW·h)、0.44g/(kW·h),CO排放升高了0.36g/(kW·h),因此挤气比存在一个优化的范围。     

火花点火发动机燃烧循环变动的理论研究

本文改进了一个火花点火发动机的准维计算模型，并对燃烧的循环变动进行了理论计算研究。这个模型包括点火时刻火花塞附近气流平均速度、湍流强度、气缸内残余废气系数以及缸内总的混合气质量等的循环变动的影响。将计算结果和试验结果进行了比较，证实了用这个模型可以较精确地预测燃烧的循环变动。另外，运用这个模型分别讨论了湍流强度、火焰中心位置在缸内的移动，以及残余废气系数的循环变动对不同燃烧阶段循环变动的影响程度，从而得出了一些有益的结论。     

基于喷油策略和阿特金森循环的汽油压燃发动机高负荷性能优化研究

基于单缸机开展了多次喷射和阿特金森循环对汽油压燃(gasoline compression ignition,GCI)发动机性能影响的试验研究,试验分别研究了单次喷射、两次喷射及两次喷射结合阿特金森循环对GCI中高负荷性能的影响。结果表明,单次喷射中喷油压力、喷油时刻和喷油量对GCI燃烧有显著的影响,提高喷射压力可提高发动机的平均指示压力,降低循环波动,但喷油压力过高会导致燃烧对喷油时刻变化异常敏感,使燃烧难以正常进行;喷油量增加可提高发动机的平均指示压力,但过高的喷油量会导致不完全燃烧的燃油量增加,热效率下降。在两次喷射中,主喷时刻对燃烧起着决定性的影响。主喷时刻提前,发动机动力性有所提升,但压升率也随之增加;主喷时刻推迟,发动机动力性相应降低,同时循环波动增加。增加预喷量有利于发动机性能的提升,但预喷量过大会导致燃烧可控性降低。阿特金森循环能明显提升GCI热效率,其主要原因是减少了压缩行程的压缩负功,同时燃烧并未恶化,膨胀做功并未降低。     

天然气火花点火发动机循环变动的分析方法

通过单点电喷天然气发动机上的实验研究,分析了利用实测缸内压力和放热率曲线来分析研究点火发动机循环变动的各种方法,并阐述了各种方法的适用性以及不同表征循环变动的参数之间的关系.分析的结果指出:正常燃烧循环峰值压力(pmax)与其出现转角(ψpmax)有良好得对应关系,混合气较浓时工况时pmax或ψpmax的变动率比稀混合气时小;而平均指示压力(IMEP)与pmax的关系却不明显,因此当以发动机的动力性为主要研究对象时,不宜采用pmax作为循环变动的分析参数.为了综合考虑整个循环压力变动的特征,提出了对每个曲轴转角处压力变动都进行分析的方法,另外为了分析燃烧等容度变动,还提出了放热率型心位置变动率的概念,并指出放热率型心靠近上止点有利于提高IMEP.     

排气背压对发动机性能影响的研究

研究了在WOT工况下不同的排气背压对GDI发动机泵气损失、扭矩以及油耗率的影响,理论分析了排气背压对泵气损失的影响,主要通过分析背压对残余废气系数以及充量系数的影响,来研究其对泵气损失的影响。利用boost软件建立一维仿真模型,并通过台架试验获得发动机性能曲线,验证模拟与试验的匹配性,结果表明仿真结果与台架试验基本相符:随着排气背压的增大,泵气损失与油耗率均增加;在1000~1500 r/min范围内,排气背压对扭矩基本无影响,在1500~5500 r/min,扭矩随着背压的减小而增大。     

循环流化床锅炉炉内流动和燃烧特性的试验研究

在１台１２ＭＷ的循环化床锅炉炉膛内进行了灰颗粒和气体的取和分析,得到炉内灰颗粒流率分布,颗粒粒分分布,灰颗粒含碳量及Ｏ２、ＣＯ、Ｈ２和ＣＨ４等烟气成分的分布特性。     

增压直喷汽油机的低速早燃特性研究

对一台增压直喷汽油机进行低速早燃(low-speed pre-ignition,LSPI)试验研究,在转速为1 750r/min和转矩为320N·m这一典型的低速早燃工况下,早燃的着火时刻越早,爆震发生倾向越高,并且强度也越大。试验同时研究了发动机运行参数和机油物理化学性质对早燃的影响,研究结果表明随着中冷温度和冷却液温度的提高,早燃频次增加;高黏度的机油可以抑制超级爆震频次和发生倾向;机油添加剂中钙元素对超级爆震的发生起极大促进作用,磷元素起较大抑制作用,镁元素的抑制作用最小。     

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...     

不同压缩比米勒循环和低压废气再循环对增压直喷汽油机性能影响

通过对一台增压汽油直喷(gasoline direct injection,GDI)发动机活塞和凸轮型线的重新设计实现了高压缩比米勒循环,并在此基础上引入了废气再循环(EGR),研究了不同压缩比米勒循环和EGR综合作用对发动机的性能影响。结果表明:增大压缩比和采用米勒循环技术对爆震影响存在取舍(trade-off)关系,低速全负荷下高压缩比米勒循环相比原机油耗略有上升;而低压冷EGR技术由于缸内稀释冷却作用可以优化燃烧相位,对外特性工况有效燃油消耗率有明显的改善作用;在部分负荷工况下,压缩比的增加和米勒燃烧循环可使油耗较原机下降6.3%,在整合低压冷EGR技术后,油耗进一步下降3.1%。可以得出结论,合理地增加压缩比,采用米勒循环技术并匹配低压冷EGR技术,可以大幅改善发动机的燃油经济性。     

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.     

车用增压柴油机中冷技术的试验研究

对柴油机，增压器和中冷器的匹配进行了试验研究。结果表明，采用中冷后的增压柴油机的动力性，经济性及排放性能的均匀有较大改善，并且热负荷也有所降低。     

基于iSIGHT的Atkinson循环汽油机配气正时优化

以4G18发动机为研究对象,通过对配气机构和压缩比的改进,使其满足Atkinson循环要求.运用iSIGHT集成BOOST联合仿真,对进排气正时进行优化,使得整机经济性能得到显著提高,最低油耗仅为227.0g· (kW·h)-1,大大低于原机.     

乙醇汽油燃料特性对直喷增压乘用车性能影响研究

使用纯汽油与4种乙醇体积分数为10%的乙醇汽油,在一辆缸内汽油直喷乘用车上研究不同燃料对整车性能的影响。试验结果表明:在新欧洲驾驶循环下,燃用乙醇汽油会增加汽车运行时的百公里油耗,但燃用乙醇汽油汽车的当量油耗则可以低于纯汽油汽车的油耗,说明燃用乙醇汽油燃料的汽车可以实现更高的热效率、更低的碳排放、更低的颗粒物排放和更良好的加速性能。5种燃料中,随芳烃含量升高,汽车油耗、颗粒数、NO_x排放整体会呈现上升趋势。综合性能来看,通过燃料优化可以使乙醇汽油高效清洁地应用于整车,但在低车速、冷起动工况下因发动机运转温度较低,其CO排放比纯汽油要高,HC排放比纯汽油低。