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。     

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.     

进气道稳流试验装置内三维流动特性的数值模拟

使用FLUENT商业软件，采用RNG κ-ε湍流模型，对稳定流动实验条件下，不同进气道角度时切向进气道一气门一气缸内的流场，在两种气门升程下进行了三维数值模拟；分析了气道一气门一气缸内气体的稳态流动特性；总结了不同气道角度、不同气门升程时气道和缸内气体流动的变化规律。随着气门升程的增加，气道角度对缸内涡流的影响增大，并且涡流和滚流相互抑制。     

4气门发动机单气门工作时罐内滚流运动的稳态测量研究

在稳流气道试验台上用叶片风速仪测量了4气门发动机单气门工作时缸内的滚流运动。确定了最大滚流矢量的位置;用热线风速仪研究了罐内滚流的形成过程,发现滚流轴线与水平面的夹角随气门升程的增大而增大。此时形成的“滚流”并非纯粹的滚流,而是斜轴涡流。     

气道结构对进气过程影响的仿真研究

利用PRO/E对设计的3种不同结构型式进气道进行实体造型,基于AVL-Fire软件对柴油机气道-气门-气缸稳态进气过程进行数值模拟,并搭建了进气系统台架稳流试验系统,对原进气系统进行台架试验研究,验证了仿真模型的准确性,详细分析了不同气道结构型式对柴油机进气流动特性和缸内流场特性的影响。结果表明,气阀升程的增大使得进气流量系数增大,其中双螺旋进气道的流量系数最小,原进气道的流量系数次之,双切向进气道的流量系数最大;随着气阀升程的增大,双切向进气道的涡流比呈减小的趋势,双螺旋进气道的涡流比呈增大的趋势,原进气道的涡流比呈减小的趋势;双螺旋进气道缸内周向气流运动强度最大,原进气道的缸内周向气流运动强度次之,双切向进气道的缸内周向气流运动强度最小。     

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...     

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。     

具有升程异步开启及相位可变功能的连续可变气门升程机构的设计

基于某型汽油机开发一种机械式具有升程异步开启及相位可变功能的连续可变气门升程机构,在控制转角0~201°范围内,可实现进气门升程可在0.3~8.6 mm的范围内连续可调,气门开启持续期在100~210°之间变化,气门升程由大升程至小升程调节时,可实现升程工作相位相应提前0~54°。通过设计气门升程调整机构,对差异不符合要求的气门升程进行调整,保证了生产时所有气门升程的一致性控制在±3%以内。     

4气门火花点火式车用发动机缸内滚流和涡流运动的研究

近年来的研究结果表明，４气门火花点火式发动机具有明显的优越性，是车用汽油机的发展方向。本文报道了稳流气道试验台上对一台４气门汽油机以５种不同结构的进气道进行了气道流动特性的试验，用激光多普勒测速仪的在发动机倒拖工况下测量了缸内的空气运动，得到如下结论：４气门汽油机的缸内宏以空气流动主要绕与气缸中心线垂直方向旋转的滚流运动；高位切向式双进气道可获得较高的滚流速度和平均流量系数，是４气门汽油机理想的进     

柴油机双进气道流动特性试验与数值模拟

对170系列柴油机双进气道进行了AVL气道稳流试验,得到了不同气门升程下对应的AVL流量系数和涡流比;在与稳流试验对等的边界条件及评价方法下,利用CFD软件Fire对气道稳流试验进行了数值模拟。模拟结果与试验结果的对比表明,数值模拟所得流量系数和涡流比与试验结果基本吻合,模拟结果具有一定的可信度;另外,从两者涡流比随气门升程的变化曲线来看,切向气道气门座孔加工出的偏心倒角,对气道形成涡流的能力影响比较大,尤其是在气门开度较小时,能使气道产生相对较大的涡流比。     

发动机装配新概念——介绍一种新型的发动机装配方式

应用发动机装配概念车组合 ,可以构成一条多种产品兼容的发动机总装生产流水线。这种发动机装配概念车单独使用可以进行单台发动机的装配、拆卸、维修、检查、测量、分析等多项独立的工作。由于它具有一副结构式机械手 ,被装配发动机可有四个活动自由度 ,还可各自绕纵横两方位轴旋转 36 0° ,横轴的无级定位高度适应发动机装配工序的需要 ,它广泛适用于发动机行业单机装配和流水线装配     

发动机进气测量层流流量计的研制

介绍了自行开发的用于发动机进气测量的层流流量计,该流量计基于气体在层流段流量与压差成正比的原理设计。实际应用表明,该流量计较好地解决了发动机进气流量测量中存在的进气脉动大、测量范围广等问题,具有测量精度高,量程比大,阻力小等优点,可用于发动机进气测量及性能标定。     

水平布置水下排气管倒流界限试验及分析

为防止水下排气柴油机发生海水倒灌事故,对水下排气管内发生水倒流的条件及影响因素进行了试验和分析。由水平管内气液逆向流动特性研究现状分析,指出气相惯性力与液相重力的相对大小是排气管内水倒流发生的主要物理机制。由内径90mm水平管在3m水深下排气的试验结果发现:防止水下排气管内水倒流发生的界限气速存在一个与管内滞留水长相关的范围,随管内滞留水长由0.3m增至1.8m,界限表观气速由13.0m/s降至7.8m/s,界限气相Wallis数由0.72降至0.55。最后以某柴油机排气参数为基础,按界限气相Wallis数等于0.60计算分析了排气管管径、排气口水位深度及排气温度等因素对管内倒流界限气速的影响,结果表明:水平管的倒流界限气速随管径增大而增大;排气口水位深度和排气温度的变化影响排气密度大小,也对排气管倒流界限气速有影响。     

进气道螺旋段结构参数对流动特性影响的研究

用CFD软件进行了柴油机螺旋进气道流动特性的三维数值模拟;利用气道稳流试验台验证了模拟计算的准确性,分析了螺旋段的结构参数对流场特性的影响。研究发现:由于螺旋气道结构的复杂性,螺旋段结构参数对气道性能的影响十分复杂,其中,影响较敏感的结构参数为过渡圆半径、蜗壳半径和气门凸台高度。     

柴油机二次喷射燃烧系统流场分析

以KIVA3为计算平台，对4气门直喷式非增压柴油机在油注喷向燃烧室侧壁后飞溅形成二次喷射燃烧的整个工作过程进行了模拟计算，着重分析了压缩和膨胀做功冲程缸内流场。得出以下结论：在进气涡流作用下，活塞压缩后期产生的挤流以螺旋线路进入燃烧室，因此对若干几何参数一样的喷孔喷出的油注产生的柴油气的作用不同，进而各油注的燃烧历程也不同。对带有二次喷射导向壁面的小口径比和小径深比的ω型燃烧室，充分利用活塞顶面以上氧气的问题仍有待解决。     

车用涡轮增压器混流涡轮的性能试验研究

针对匹配 J6 110 Z柴油机的 H1F增压器混流涡轮进行了涡轮性能试验 ,并将其试验结果与原径流涡轮试验结果进行了分析和比较。试验结果表明 :由于混流涡轮兼有径流和轴流涡轮的流动特性 ,其流通能力较直径相当的径流涡轮大 ,这对于改善车用增压柴油机的加速性能是有益的 ;在低相似转速情况下 ,混流涡轮的最高效率比径流涡轮高 ,并且最高效率点与径流涡轮相比向小 u/ c0 方向移动 ,这对于改善车用增压柴油机的低速性能是有益的。     

基于状态观测器的电喷汽油机进气流量精确估计

在对进气管空气流量动态特性进行建模、参数辨识的基础上构建了稳态及瞬态进气状态观测器,用以对进气流量进行精确估计.MATLAB/Wave联合仿真结果表明,所构建的观测器能够准确及时地跟随实际进气量变化,进气压力观测值最大误差不超过±3 kPa,每循环进气量观测值最大误差不超过±0.01 g.将观测器应用于实际ECU控制器中,台架试验结果表明,空燃比控制误差稳态时保持在±3 %以内,瞬态时保持在±6 %以内,满足空燃比精确控制要求.     

柴油机燃烧室改进的模拟仿真研究

首先介绍了柴油机燃烧室设计的尺寸特点,然后再在原燃烧室的基础上对它的尺寸做了一些改进,并通过大型CFD分析软件AVL-FIRE对修改后的燃烧室模型进行了流场数值模拟,计算出缸内流场的流动分布,对比分析得出燃烧室尺寸对气体流动的影响。     

基于三维CFD技术的发动机冷却水套流动分析

利用计算流体力学软件对发动机冷却水套流动进行了三维数值模拟研究.研究结果表明:平均流速大于0.5m/s时,气缸体水套内表面的上部平均流速和换热系数均比下部高;缸盖火力面冷却效果较好,换热系数高于10kW/(m~2·K),流速大于1.0m/s,但冷却效果欠均匀;总压力降为38.2kPa;上水孔的布置和尺寸使缸盖下层的各火力面有较好的冷却效果.     

车用汽油机流动过程模拟及基于DoE的配气相位优化

以某可变配气定时汽油机为原型,利用BOOST软件建立了流动过程模型并进行标定。运用DoE方法对原机的配气相位进行了优化,获得外特性时对应的最优配气相位。模拟计算显示:发动机采用优化的配气相位后,充气效率和转矩在外特性低速段下,最大优化率达10%。