二甲醚柴油缸内平均压力温度分析

建立了二甲醚发动机燃烧模型,仿真了二甲醚发动机燃烧过程,并通过对二甲醚发动机燃烧过程与柴油燃烧过程的对比分析得知仿真结果与文献试验结果相同,基本反映了二甲醚发动机燃烧过程的主要规律.研究还表明,燃用二甲醚的发动机相对于燃用柴油的发动机具有较低的最高爆发压力、压力升高率和缸内平均温度,工作状态比较柔和.     

柴油机燃用二甲醚的燃烧数值模拟研究

本文借助AMESim4.3仿真软件的发动机燃烧仿真平台IFP-Engine,建立了单缸直喷柴油机燃用二甲醚的燃烧仿真模型。在原机标定转速下,通过改变压缩比、供油提前角和喷油器喷孔数目及喷孔流通截面积等参数,进行了柴油机燃烧过程模拟计算和分析,模拟结果有望在柴油机燃用二甲醚的研究工作中得到广泛应用。     

EGR对二甲醚HCCI发动机燃烧特性的影响

针对HCCI发动机的燃烧控制问题,对不同废气再循环(EGR)率R_(EGR)和过量空气系数λ下的二甲醚均质混合压燃发动机的工作过程进行了数值模拟,重点分析了R_(EGR)和λ对二甲醚HCCI发动机燃烧特性的影响.结果表明,λ一定时,随着R_(EGR)的增大,缸内压力、温度、放热率都会降低,高温反应阶段开始时刻推迟;而在R_(EGR)不变的情况下,λ增大,缸内的压力、温度、放热率降低,低温反应阶段提前,而高温放热时刻推后.表明控制R_(EGR)和λ能达到有效控制二甲醚HCCI燃烧时刻的目的.     

醇醚双燃料均质压缩燃烧过程分析

建立了甲醇/二甲醚HCCI发动机燃烧与排放的多维数学模型。模型考虑了进排气道及燃烧室内部不对称结构。利用CFD软件FLUENT耦合双燃料简化动力学模型,对二甲醚/甲醇发动机的HCCI燃烧过程进行了模拟计算。结果表明,多维模型能够较好地预测缸内压力、温度、物质浓度随曲轴转角的变化过程和着火时刻。双燃料HCCI燃烧过程中有2个高温核心,分别是气缸左下底部和右上方边缘地带的两个区域,低温反应最早从这2个部位开始向缸内其他部位延伸。缸内平均温度达到900 K左右开始低温反应,1100 K左右开始高温反应。     

直喷汽油机SI/HCCI燃烧过程的CFD模拟研究

建立了缸内直喷HCCI汽油机三维数值模型,且搭建了CFD-化学动力学反应机理计算模型.基于该计算模型平台研究了缸内直喷汽油机SI/HCCI燃烧模式下的燃烧与排放特性.分析了缸内喷雾发展过程、混合气空间分布以及不同燃烧模式下缸内压力与NO排放.研究结果表明,与传统火花点火燃烧模式相比,均质压燃模式下缸内温度空间分布更佳均匀;缸内压力升高率更高;但是燃烧持续期有所缩短.     

生物柴油发动机燃烧和排放的数值模拟

针对一款轻卡用立式、直列、水冷、四冲程、电控直喷、高压共轨、带废气旁通阀的涡轮增压中冷柴油机,采用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)软件AVL-FIRE和试验相结合的方法,建立发动机缸内燃烧的三维仿真模型,对生物柴油发动机缸内燃烧、排放物形成以及废气再循环(Exhaust Gas Recirculation,EGR)率对其排放的影响进行仿真分析。结果表明:相比于纯柴油,生物柴油滞燃期缩短,燃烧始点提前,缸内爆发压力曲线整体前移,燃烧持续期略延长;相比于纯柴油发动机,生物柴油发动机碳烟(soot)排放量明显降低,氮氧化物(NO_x)排放略有上升;在不明显影响soot排放量的条件下EGR能显著降低生物柴油发动机NO_x排放,表明生物柴油发动机对EGR的容忍度增强。     

缸内直喷发动机分层燃烧过程仿真

利用CFD软件建立了缸内直喷(GDI)发动机的缸内分层燃烧过程三维模型,并通过仿真计算研究了喷油时刻与点火时刻对GDI发动机分层燃烧过程的影响,采用示功图验证的方法对比了实验结果与模拟结果,证明两者具有较好的一致性。通过对比不同喷油与点火相位对分层燃烧过程及排放的影响,得出了文中给定工况下相对最佳的喷油、点火相位。本文方法也适用于标定其他工况下的最佳喷油相位及点火相位。     

小型汽油机工作过程的数值模拟

为了研究液化石油气(LPG)发动机的燃烧特征及其影响因素,预测LPG发动机性能,分别对GY6汽油发动机和LPG发动机进行了数值模拟,通过实验分别测取了燃油和燃气的示功图,将实验结果与模拟计算结果进行对比,验证模型的可靠性.模拟计算是在分析火花点火发动机缸内湍流特性基础上,建立了发动机燃烧计算的双区模型,分别用汽油和LPG对GY6汽油机的工作过程进行了模拟,通过建立物性参数模型、传热模型、湍流卷吸燃烧模型、燃烧室几何尺寸计算模型等相应的子模型,实现了燃烧过程的计算;同时结合实验数据进行验证,实验表明计算结果合理,在小型汽油机性能预测研究中建立的准维湍流卷吸燃烧模型是可行的.     

基于PSO和EGR的汽油机尾气排放研究

为了降低缸内直喷汽油机的排放,研究EGR系统对汽油机排放的影响.通过某款缸内直喷汽油发动机型号及参数,利用GT-POWER软件搭建仿真模型,对比仿真数据与实验数据验证模型有效性和可靠性.基于粒子群算法对常规PID控制器进行优化和改进,选取发动机转速、节气门开度和空燃比为发动机燃烧控制变量,仿真与实验测算发动机转速在25...     

天然气发动机点火提前角的优化

为提高天然气发动机的动力性和燃料经济性,对天然气发动机的点火提前角进行了优化研究.利用GTPower软件搭建了天然气发动机的仿真模型,通过理论分析与数值模拟相结合的方法,分析了点火提前角对天然气发动机缸内燃烧压力和燃烧温度、压力升高率、燃烧放热率、转矩及燃气消耗率的影响.在此基础上,利用DOE(design of experiments)模块,针对增压天然气发动机节气门全开、空燃比为22~25的工况,以转速和点火提前角为独立变量、以输出转矩为相关变量、以缸内燃烧压力峰值出现的位置及压力升高率限值为约束条件,进行了点火提前角的优化计算,得到了最佳点火提前角的三维MAP图.     

F912Q柴油机喷油、燃烧、排放的多维仿真研究

利用KIVA-3V程序对F912Q风冷、直喷柴油机进行了仿真研究.仿真计算采用三维网络结构,计算区域包括进气道、进气阀、气缸、排气阀、排气道.仿真计算得到的缸内压力-时间曲线和排气污染物各成份分别与试验数据进行了对比,结果表明仿真计算可以较好地再现实际的发动机工作过程.在此基础上,利用KIVA-3V程序研究了涡流强度以及喷雾锥角对燃油喷射、蒸发和油气混合过程的影响.仿真结果表明:通过适当加大涡流比可以显著促进燃油蒸发和油气混合过程;喷雾锥角对发动机蒸发和燃烧过程有显著的影响,存在一个最佳的喷雾锥角使上述过程达到最优.     

直喷汽油机燃料与空气混合过程的大涡模拟

为了更为详实地对内燃机缸内流场进行数值计算,通过修改发动机多维CFD计算程序KIVA 3V,建立了内燃机缸内冷态流场的大涡模拟（LES）计算模型.利用此模型对直喷汽油机燃料与空气的混合过程进行了详细分析,并与k-ε模型进行了比较.比较结果表明,在喷油过程中,与采用k-ε模型计算相比,采用LES计算时油束燃油质量分数更为均匀;喷油结束后,与采用k-ε模型计算相比,采用LES计算时缸内流场显示了更为复杂的湍流结构,除了能得到有序的大尺度涡团结构外,还能捕捉到大量不规则的小涡团结构,同时油束形状也更为扭曲、拉伸及不规则化.     

二甲醚发动机低压共轨燃料喷射系统的设计及试验

针对二甲醚燃料低粘性、高蒸汽压以及容易与空气形成混合气的特性,设计了一种可控预混合燃烧的二甲醚发动机低压共轨电控燃油喷射系统.在此基础上,以柴油代替二甲醚进行试验,分析了在喷射持续期,共轨压力、针阀升程和转速对燃油喷射过程的影响,得出了低压共轨燃料系统的燃料喷射特性,对二甲醚低压共轨系统的实用化起到了促进作用.     

大加速度场中燃烧过程的计算机仿真

本文提出了大加速度场中燃烧过程的计算机仿真 ,建立了大加速度场中二维层流燃烧的数学模型 ,对控制方程组进行离散 ,采用SIMPLE算法和交错网格设计并调试程序。在调试成功的程序上进行了丙烷和空气混合气在大加速度场中燃烧的模拟实验     

轻卡发动机燃用柴油/DME双燃料的改装与试验研究

在对锡柴4DW93-84E3轻卡发动机进行改装的基础上进行了柴油/DME双燃料试验研究.结果表明:通过增加一套混合燃料供给子系统和改造原机柴油供给子系统,可使轻卡发动机改为柴油/二甲醚双燃料发动机.柴油/DME混合燃料的配制应采取正确的方法,以免混合燃料罐中出现浓度不均.燃烧双燃料时发动机动力性有所下降,但可有效降低排放,碳烟相比原机大幅降低,DME掺烧比低于20％的混合燃料能有效提高经济性.     

甲醇含量对二甲醚发动机性能和排放的影响

通过在纯二甲醚中掺混甲醇,研究燃料成分中甲醇含量的变化对二甲醚发动机性能和排放的影响。结果表明,随着甲醇含量的增加,二甲醚发动机的燃油消耗率增大、排气温度升高,HC、CO等气体排放增加, NO x 排放减少,发动机低负荷运行时影响更为显著;当甲醇含量高于3％时,二甲醚发动机 HC排放显著增大,从发动机性能和尾气排放方面综合考虑,车用二甲醚燃料成分中甲醇含量以不高于3％为宜。     

电控单体泵上应用二甲醚的模拟计算研究

根据电控单体泵的工作原理并针对二甲醚燃料的理化特性，建立了二甲醚电控单体泵喷射系统的数学模型，利用Matlab／Simulink软件对该系统进行了仿真，同在电控单体泵上应用柴油的喷射特性相比，结果表明：在仅改变起喷压力的条件下，二甲醚的喷射压力峰值降低，循环供油量减少；针阀升程曲线呈三角形，上升和下降速度变慢；减小面积比，增大喷射脉宽，可以提高该燃料在该系统上的喷射性能。     

双燃料发动机燃烧过程的模拟

本文建立了用于描述双燃料发动机中气体燃料燃烧过程的气相反应理论体系，结合引燃油的多区燃烧模型和辐射传热计算，实现了对双燃料发动机燃烧过程的模拟．通过对一单缸四冲程直喷柴油机上台架性能的实测比较，预测精度完全符合工程需要．