活塞形状对直喷汽油机工作影响的数值模拟

通过三维CFD软件AVL-FIRE模拟了直喷汽油机的进气、喷油和燃烧等工作过程,对比并分析了4种活塞形状对混合气形成及燃烧过程的影响.计算结果表明:活塞形状对进气量影响不大;对于缸内正滚流和使用多孔高压喷油器的直喷汽油机,"平顶+凹坑"的活塞顶设计更有利于维持缸内湍流强度,并在点火时刻在火花塞附近形成可供稳定点火的可燃混合气;平滑的活塞顶使点火时刻缸内湍动能更强烈,有利于加速燃烧过程,缸内温度和压力峰值更高,动力性更好;较高的缸内温度和压力会增加NO的产量,但会减少碳烟排放.     

缸内直喷二冲程汽油机均质燃烧过程的数值模拟

缸内直喷二冲程发动机实现均质燃烧的主要问题是在过早喷油时会导致燃油逃逸的现象发生,因此本文采用旋流喷油器,配合高转速,利用AVL-FIRE软件模拟形成近化学计量比的混合气实现均质燃烧。模拟了均质燃烧过程中混合气形成及不同点火时刻燃烧放热率、缸温缸压等随曲轴的变化,结果表明:高转速大负荷下,在ABDC15°CA喷射,BTDC15°CA点火,可以实现均质燃烧模式,从而达到提高发动机热效率和降低排放的目的。     

缸内直喷汽油机喷雾、混合气形成和燃烧过程的三维数值模拟

建立了带进排气道的缸内直喷(GDI)汽油机三维数值模型,并对喷雾模型和燃烧模型进行了实验标定,进而模拟了GDI发动机化学当量比条件下均质混合气和分层混合气两种模式从进气-喷雾-混合气形成-燃烧的全过程.模拟结果表明,GDI发动机高压多孔喷嘴喷雾雾化明显,贯穿距离较长,进气过程中缸内形成强滚流促进燃油蒸发和油气混合;进气冲程单次喷射可在缸内点火之前形成较为均匀的混合气,进气和压缩冲程中进行两次喷射可在缸内点火之前形成火花塞附近较浓、周围较稀的分层混合气;在化学当量比条件下适当采用分层混合气燃烧,与均质混合气相比可以降低燃烧速度,从而减小最大爆发压力和压力升高率.计算结果有助于深入理解GDI发动机的工作过程,并为后续研究GDI燃烧控制策略提供了模拟计算平台.     

汽油机缸内直喷混合过程三维瞬态数值模拟

以KIVA程序作为三维瞬态模拟软件,对缸内直喷汽油机在4000r/min和6000r/min工况下缸内油气混合过程进行了数值模拟。结果表明：在4000r/min和6000r/min下缸内混合气的速度和浓度分布相似,火花塞附近的混合气当量比在1.2~1.5范围;在接近点火时刻,4000r/min的混合气分层效果较6000r/min的更为明显,有利于分层稀燃。计算结果可为直喷式汽油机的设计和性能改善提供一定的理论依据。     

缸内直喷汽油机工作过程三维数值模拟

用三维CFD数值模拟软件对一台均质充量缸内直喷汽油机全负荷工况时的进气、压缩和混合气形成过程进行了三维瞬态数值模拟.分析了进气道内及气缸内的工质运动状态,研究了缸内滚流的形成和发展历程及其对混合气形成的影响,探讨了两种喷油定时所对应的燃油喷雾、混合气形成过程.结果显示,在现有条件下喷油开始时刻为420°CA所对应的点火...     

涡轮增压直喷汽油机缸内流场、混合气形成和燃烧数值模拟及试验

建立了发动机3D模型,在发动机进气道上采用了一个滚流控制阀片,以控制发动机气流运动。通过计算流体力学(CFD)软件计算缸内流场随曲轴转角的演变和发展过程,评估了缸内的滚流运动和湍动能。模拟了在当量空燃比条件下缸内混合气的浓度场分布,分析了缸内燃烧过程。研究结果表明:采用滚流控制阀在2 000r/min、0.2MPa和1 750r/min全负荷工况下能够有效提升缸内滚流比,并且在压缩行程末期增强了湍动能,有助于提升燃烧速率,改善燃烧。通过设计特殊形式的活塞顶面,对喷雾进行引导,避免了燃油喷雾直接碰撞在缸壁。燃烧模拟的缸内压力曲线与实际发动机台架测试的结果吻合性较好。     

FAI二冲程直喷汽油机缸内流场的多维数值模拟

利用AVL公司的三维计算流体力学（CFD）软件Fire对FAI（Free Armature州ection）直喷二冲程汽油机缸内流场进行了多维数值模拟。计算结果表明：喷油时刻对缸内混合气的形成有很大影响;低速低负荷工况,适当地推迟喷油时刻有利于分层充气;而大负荷工况则采用在不导致燃油短路损失的情况下,尽可能提前喷油,可以形成较浓的均质混合气。数值模拟结果与实际发动机性能试验结果相吻合。     

喷油时刻对缸内直喷汽油机颗粒物排放的影响

缸内直喷汽油机因其良好的节能性能,近几年来成为车用汽油机研究的重点,但也带来了颗粒物排放的问题.针对一款缸内直喷发动机,采用CFD数值模拟和发动机台架试验相结合的方法,研究了不同的喷射时刻对直喷汽油机混合气形成和颗粒物排放的影响.结果表明:缸内直喷汽油喷雾碰壁形成油膜与颗粒物排放有着直接的关系;在小负荷和中等负荷工况下,喷射时刻的优化能够有效地降低颗粒物数量排放.对于典型进气侧置喷油器缸内直喷汽油机,中小负荷工况优化的喷油策略为喷射时刻在进气冲程中期(约270,°,CA BTDC).     

二冲程汽油机缸内直喷分层充气的多维数值模拟

为揭示二冲程汽油机缸内直喷分层充气的特点,本文对低负荷工况下直喷二冲程汽油机缸内流场进行了多维数值模拟。结果表明,喷油时刻以及喷油方向对缸内混合气的分层状况有很大影响。     

缸内直喷CNG发动机喷射方向对燃烧过程影响模拟研究

燃烧过程是决定发动机性能的关键因素之一,应用CFD软件分析研究天然气喷射方向对一台缸内直喷CNG发动机燃烧过程及排放的影响。结果表明,不同的喷射方向决定了混合气在气缸内的浓度分布。在所模拟工况下,存在一个最佳的喷射方向,此时平均指示压力高,发动机的性能较好。     

基于喷油器特征的缸内直喷汽油机混合气形成过程数值模拟

建立了多孔喷油器的一维仿真模型,对不同喷油压力下的喷油参数进行了计算,并详细分析了喷油器针阀开启和关闭时单孔喷雾锥角及喷孔出口有效流动面积的变化。以10 MPa喷油压力下的喷雾计算结果为边界,用FIRE软件模拟了定容喷雾并对其数值模型进行了标定,进而以一2.0 L涡轮增压缸内直喷汽油机为研究对象,分析了喷油时刻对缸内混合气形成的影响。结果显示,在5 000 r/min全负荷工况下,喷油时刻为400℃A时形成的混合气更能满足燃烧和发动机性能的要求。     

直喷式汽油机冷起动排放解决方案的数值模拟

研究了一种通过特殊活塞顶面形状结合复合供油系统,解决直喷式汽油机冷起动排放问题的新方法,采用三维CFD数值模拟,探讨了该方法对直喷式汽油机冷起动工况下缸内气流运动和油气混合状态的影响。结果表明,采用特殊活塞顶面形状对气流进行合理的壁面引导,同时结合复合供油系统,能够优化直喷式汽油机冷起动工况下缸内气流运动的形态和分布,促进缸内油气充分混合,改善气缸内空燃比分布,降低HC排放。     

复合增压直喷汽油机缸内燃烧速度研究

为了研究复合增压直喷汽油机低速高负荷及外特性燃烧速度,搭建了试验平台,进行了大量性能试验,基于其他研究者的研究成果和研究经验,结合燃烧系统开发的工程性,提出了缸内层流燃烧速度和湍流燃烧速度分段分析法。通过该方法对试验结果进行分析,揭示了复合增压直喷汽油机低速高负荷及外特性燃烧速度特征。     

EGR对GDI汽油机燃烧和排放特性的影响

通过改变EGR率,在一台GDI汽油机上进行了EGR对燃烧和排放特性影响的试验.结果表明:加入EGR后,燃烧持续期增大;且随EGR率增加,着火时刻先提前后延迟;放热率曲线峰值逐渐降低且后移,放热过程迟缓,缸内压力和缸内温度逐渐降低,压力峰值前移.此外,EGR率增加导致NOx排放逐渐降低,最高降低比例达80%以上,THC和CO排放逐渐增加,最大增加比例分别约为25%和7%.GDI汽油机排气颗粒物呈核态和积聚态的双峰分布;积聚态颗粒物峰值数密度随EGR率升高逐渐降低,核态颗粒物峰值数密度和颗粒物总数量浓度在加入EGR后均明显增加,核态和积聚态颗粒物峰值粒径受EGR的影响较小.     

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.     

过渡闪沸喷雾对缸内直喷汽油机性能影响研究

利用CONVERGE软件仿真分析了缸内直喷汽油机中速大负荷工况下过渡闪沸喷雾对整机性能的影响规律,对比分析了过渡闪沸喷雾状态和冷态喷雾状态下汽油机的缸内混合气形成、燃烧及排放特性。结果表明：随着燃料温度升高,燃油喷雾液滴粒径减小,喷雾破碎和雾化速度加快,当燃料温度达到380 K时,喷雾在速燃期之前索特平均粒径已降低至0 mm附近。过渡闪沸状态下,发动机缸内平均温度、缸压峰值和放热率峰值均高于冷态喷雾状态。燃料温度为380 K时与360 K时缸压峰值相差不大。过渡闪沸状态下发动机的soot排放低于冷态喷雾,且NO_x排放较高,燃料温度为380 K时相对于360 K时soot排放下降了80%以上,而NO_x排放仅上升8%。在低温冷态喷雾下,燃料温度的提高对发动机缸内混合气形成、缸内燃烧状态以及soot排放生成均有显著影响。过渡闪沸喷雾状态下,缸内气流运动对于缸内混合气形成的影响效果相比于喷雾破碎程度的影响效果更为显著。过渡闪沸喷雾状态下继续提高燃料温度对于发动机混合气形成、燃烧状态和发动机排放改善效果逐渐减弱。     

汽油机缸内直喷技术发展的分析与研究

本文详细介绍了汽油机缸内直喷（GDI）发动机的发展、技术特点、面临的难题及今后研究工作的重点。指出了排放的控制措施将成为决定其推广实用的关键因素。最后对汽油机缸内直喷新技术的发展,进行了展望。     

缸内直喷汽油机燃烧控制策略及实现

本介绍了基于两次燃油喷射的缸内直喷汽油机的开发,着重介绍其中的喷油电控系统。两次燃油喷射技术被用来控制混合气形成和燃烧,以降低燃烧系统设计的复杂程度。设计开发了控制两次喷油的时间及喷油量的电控系统,可以精确控制高压旋流喷嘴的喷雾。进行了改变喷油参数对发动机性能影响的试验,结果表明：第二次喷油时刻及一、二次喷油量分配比例对发动机性能影响较为显;在空燃比接近18时,发动机燃油经济性较好。     

汽油机的稀薄燃烧系统分析

简要介绍了一种新型的汽油机的稀薄燃烧系统 ,可以有效地降低燃油消耗率和废气排放。