凸轮型线优化对发动机性能的影响研究

凸轮型线的设计对发动机的性能有重要的影响。高速利用进气惯性,进气门迟闭可以有效的增加气缸充量,而较大的迟闭角可能会因为活塞的上移将气体推出气缸,减小气缸充量。同样,排气提前可以有效的降低缸内残余废气,使排气通畅;而较大的排气提前角可能会造成有效功的损失,并导致各缸间进排气干涉,减小气缸充量。在凸轮型线设计时,不仅要考虑型线本身的设计,同时更要兼顾进排气门开始时刻的影响。本文采用仿真分析的方法,更改不同方案的进排气门凸轮型线,并通过试验验证,确定最终结论的有效性。     

排气歧管结构对发动机性能的影响

一般就四缸发动机而言,由于进排气门重叠开启,会出现排气废气倒流现象,影响发动机的进气充量,导致发动机性能偏低。本文从排气歧管结构对进气充量影响进行分析,得出导致倒流可能存在的原因,同时就分析结果提出优化方案对排气歧管结构进行优化,进行试验验证,确定最终的排气歧管结构,有效地提高发动机性能。     

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．     

几种小型柴油机气门间隙与供油提前角的调整

几种小型柴油机气门间隙与供油提前角的调整强文华（江西宜黄县农机局）１前言配气机构的功用是按柴油机工作循环的要求，准时打开和关闭进、排气门，使新鲜空气进人气缸和燃烧后的废气及时排出气缸洞时在压缩和工作行程中维持燃烧室的密封，保证柴油机正常工作。柴油机工...     

汽油发动机气缸压缩压力分析

气缸压缩压力是指发动机气缸压缩终了时的压力,气缸压缩压力低是发动机常见的试验现象之一,容易造成发动机动力性下降,经济性恶化,排气污染增加,工作不稳定等后果,使用寿命大大缩短。燃烧室容积、进气量及气缸密封性对气缸压缩压力有直接影响,为满足发动机进气充足,排气干净的要求,实际配气相位要求气门要早开晚关,气缸压缩压力与实际进、排气门全部关闭时刻的有效工作容积及有效压缩比相关,缸压标准值制定的合理性亦对问题分析有很大影响。主要对影响发动机气缸压缩压力的因素进行具体分析,并介绍如何合理制定气缸压缩压力标准数值,对后期试验分析及减小因缸压问题导致的发动机问题提供帮助。     

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。     

改进曲轴箱扫气二冲程发动机的特性

曲轴箱扫气二冲程发动机的缺点是充量系数低以及气缸扫气时损失一部分充量,从而导致功率低和燃料经济性差。随着转速的增加,充量系数将进一步降低,在4000转/分时不超过60%。而充量的损失还会引起排气中有害成份的增加和排气温度升高。     

某柴油发动机排气门断裂的原因浅析

某柴油发动机在做冷热冲击的试验过程中,由于排气门断裂,气门头掉入气缸,而使发动机不能正常运转.本文就该发动机排气门断裂的故障,对相关零件进行分析,通过对比进行逐个排除,最后筛选出故障的原因以及引起的环节,找到了正确的解决措施,使问题从根本上解决,确保不再出现类似现象,以提高发动机的可靠性.     

4VVAS可控自燃汽油机燃烧过程的试验研究

在一台配备进、排气门升程及定时同时可控的四变量气门执行机构（4-Variable Valve Actuating System,4VVAS）的进气道喷射汽油机上通过保留部分热废气的方法,实现了汽油机均质可控压燃（CAI）燃烧.通过试验考察了不同气门升程下的CAI燃烧过程,从而探讨气门参数对废气再压缩汽油机CAI燃烧的控制作用.研究表明,不同气门升程下的发动机运行负荷范围不同,适当减少有效压缩比可以减少爆震倾向,增加低转速下大负荷范围,而通过增加气门升程可以拓展高转速下CAI汽油机大负荷运行范围.发动机负荷大小主要依靠排气门参数来调节,而进气门参数能够控制进气回流和有效压缩比,从而对残余废气率及汽油机CAI燃烧过程具有对称性控制作用.     

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.     

进排气门相位和升程对汽油机HCCI燃烧控制的试验研究

利用内部高温残余废气加热新鲜充量是实现均质压燃（HCCI）的一种有效方式。设计了几种具有小持续角的特殊进、排气凸轮轴，以满足高内部残余废气率。在Ricardo Hydra 140单缸汽油机上，分别采用不同持续角的凸轮轴研究了进、排气门定时和升程等参数对汽油机HCCI燃烧的影响。试验结果表明，排气门定时对残余废气率和HCCI燃烧有着更强的控制作用。选择合适的气门升程可以拓展HCCI运行范围，升程大的凸轮轴将HCCI运行范围向高速大负荷方向拓展，而升程小的凸轮轴则有利于获得更低的HCCI运行负荷和转速。     

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。     

排气门二次开启影响汽油CAI燃烧的数值模拟

基于装置了电控液压无凸轮轴气门机构的单缸发动机,使用一维发动机循环模拟软件GT-Power与CHEMKIN软件,建立了汽油CAI发动机内部EGR的循环模拟模型。通过模拟计算,分析了排气门二次开启对内部EGR率的影响规律。模拟结果表明：当排气门二次开启角度单独变化时,随着排气门二次开启角度增大,EGR率先增加后减小。当进气门关闭角单独变化时,EGR率随着进气门关闭角的提前,呈先减小后增加的趋势。联合使用以上两种策略,可以将实现CAI燃烧的EGR范围扩大。研究结果也表明,适量的EGR有利于CAI燃烧的实现,过低或过高都将导致失火,在不同的转速下EGR率的分布也不相同。     

汽油机可变滚流进气系统瞬态模拟研究

运用动态网格技术对直喷汽油机在不同转速下缸内气体运动进行瞬态模拟研究,分析可变滚流进气系统中滚流调节阀工作状态对进气流动、喷雾及油气混合特性以及缸内燃烧特性的影响。模拟结果显示,滚流阀开启和关闭对缸内燃油分布有着显著的影响。通过关闭滚流阀提高滚流强度,可加快缸内燃油雾化速度,有助于点火时刻在缸内形成浓度均匀的混合气并提高燃烧效率;在低转速下关闭滚流阀,增加缸内滚流比,可以显著提高缸内燃烧压力,增加点火时刻的湍动能,配合较晚的点火时刻形成稳定而快速的燃烧。模拟结果有利于分析和评价不同参数对可变滚流直喷汽油机混合气形成及燃烧特性的影响规律,为可变滚流进气系统的整机开发提供理论依据。     

四气门发动机气缸内气流运动的LDA试验研究

在倒托工况下对四气门发动机气缸内流场进行了实验研究和分析。试验工作是在一台经过改造后的四气门发动机上进行的。采用加长活塞结构及透明活塞顶,利用激光多普勒测速仪（LDA）,分别对气缸轴线以及燃烧 内和气缸上部两条水平直线上的速度分布进行了测量,结果表明：在进气过程中,气缸内产生了双涡结构;在压缩过程初期,由于从进气门流向排气门侧的滚动涡旋逐渐增强,而另一侧的反向涡旋逐渐减弱,形成了单一大尺度的滚动涡流;在压缩过程中后期,滚流经历了加强、衰减、变形和破碎的过程。     

液压配气技术对提高内燃机动力性能的研究

凸轮打开与关闭气门,是一个渐开过程,内燃机受到气门开启速度的制约,不能高效换气。通过专利技术发明的液压配气技术来驱动气门,就不受凸轮形状的限制,气门的开启曲线从正弦波变为矩形波,使内燃机的充气系数得到极大提高。该技术结构简单,可靠性好,克服了一般电磁-液压机构反应速度迟缓的缺陷。通过电子控制技术,对该机构的液压阀套的角度微调,就能达到可变气门正时(VVT)。如使制动杆与阀套转角连动,还可达到利用发动机主动制动的功能。     

Performance improvement of green cars by using variable-geometry engines

The spark ignition engine is the most widely used in land transport sector. Hence, studies to predict and improve its behavior continue to be essential. The behavior of the intake and exhaust systems is important because these systems govern the air flow into the engine's cylinders. Inducting the maximum air flow at full load at any given speed and retaining that mass within the engine's cylinders is a primary design goal. The higher the air flow, the larger the amount of fuel that can be burned and the greater the power produced. The important parameter is the volumetric efficiency along with equal air flows to each engine cylinder. The valves and ports, which together provide the major restriction to intake and exhaust flows, largely decouple the manifolds from the cylinders.In this work it was intended to find out the effect of variable valve lift and throat diameter on the performance of the SI engine, namely volumetric efficiency, power, brake specific fuel consumption, and pollutants. Hence, it contributes toward having greener cars in the future. A specially designed computer program (Lotus) was used to predict the gas flows, combustion and overall performance.The results of this investigation show that increasing the valve lift is relatively more effective than throat diameter in boosting volumetric efficiency and power and reducing specific fuel consumption, nitrogen oxide and carbon monoxide emissions. A 10% increase in valve lift resulted in an improvement of 1.8% in η_v, 3.3% in power and a decrease of 1.5% in BSFC and (0.3–0.8)% in engine emissions. However, a 10% increase in valve throat diameter causes 50% less effects than the valve lift.     

进气门早关对柴油机进气和燃烧特性的影响

在一台SD2100TA柴油机上安装了全可变液压气门机构,采用进气门早关(EIVC)的方式对进气量和有效压缩比进行调节,并对进气性能和燃烧性能进行了研究。试验研究结果表明:与节气门进气量调节方式相比,EIVC能有效降低泵气损失,且能够降低缸内工质温度,有利于实现低温燃烧。随进气门关闭时刻(IVCT)的提前,有效压缩比降低,压缩终点压力和温度下降,滞燃期增长,着火推迟,预混燃烧比例上升,扩散燃烧比例下降,由于工质总热容降低,燃烧后的缸内工质温度增加,导致排气温度显著提高。在保持指示热效率基本不变的前提下,EIVC可以有效地降低缸内峰值压力,拓宽柴油机负荷范围。在1 650r/min、平均指示压力(IMEP)为0.64MPa工况点,当IVCT从下止点后30°提前到下止点后-50°时,峰值压力降低了26%。     

Optimization of variable valve timing for maximizing performance of an unthrottled SI engine—a theoretical study

Previous investigations have demonstrated that improvements in gasoline engine performance can be accomplished if the valve timing is variable. In this work valve timing strategies for maximizing engine torque and minimizing bsfc in terms of the exhaust opening (EO), intake opening (IO) and intake closing (IC) timings of a commercial SI engine are studied. The MICE (Modeling Internal Combustion Engines) computer program, which simulates an actual SI cycle, has been used. Overall performance characteristics such as the cycle efficiency, engine power, and exhaust gas composition are calculated. The model has been calibrated with data obtained from a measured indicator diagram, and validated against the overall performances of the engine. It is concluded that when both valves and spark timings are optimized, the optimal timing of each valve, depends apparently linearly on the engine load, linearly (in a good approximation) on the engine speed, while the slope depends in a weak manner on the engine load. When VVT is employed, the maximum engine power has been increased by 6%, and the engine bsfc has been decreased by 13%. The maximum torque has been shifted towards a lower engine speed. The present results are summarized as working maps for the engine designer. These show the influence of the intake and exhaust valve timing on the engine performance at the entire range of operation conditions (engine load and speed).