四气门火花点火发动机气缸内的滚流运动

讨论了火花点火发动机气缸内滚流比的预测模型，根据滚流进气系统的稳流试验和拖动工况下缸内流场的LDA测量结果，提出了一个滚流形成的物理过程模型，即在进气冲程早期和活塞到达临界曲轴转角之前，不能有效形成滚流，活塞临界位置与在压缩冲程后期活塞上行、缸内滚流开始畸变、破碎的活塞位置相当，据此建立了缸内滚流比预测模型，并在稳流试验和拖动工况下缸内流动的LDA测量试验中得到验证。     

基于PLIF光学测量的排气回流EGR分层效果

利用进气行程排气门二次开启实现排气回流,并通过排气门行为参数和滚流强度的改变对回流废气的缸内分层分布进行主动控制.为探究不同影响因素下回流废气缸内分布的规律性,在一台滚流气道单缸光学发动机上应用平面激光诱导荧光法测量了不同排气门二次开启规律、不同进/排气压差以及增强滚流等条件下回流废气在不同曲轴转角的分布状态.结果表明:排气门二次开启时刻在进气行程中后期时,回流废气会随着缸内已形成滚流运动沿燃烧室外围产生旋转运动,在近点火时刻保持回流废气与新鲜空气的分层分布状态;排气门二次开启时刻在进气行程前期时,由于缸内未形成有效的滚流运动,回流废气过早进入气缸基本形成均匀混合气;进气行程中后期较高的排气门二次开启升程仍能形成良好的EGR分层状态,并且还能起到减缓滚流旋转运动的作用;进/排气压差过大时,回流废气量较大,废气气流运动也较强,不易于产生EGR分层;较强的滚流运动可以加快回流废气缸内旋转速度,相同的曲轴转角内产生更大的转移幅度.     

天然气发动机进气及压缩过程三维仿真分析

为研究天然气发动机缸内气流运动及天然气混合规律,利用Hypermesh和AVL Fire软件对发动机的进气和压缩过程进行三维仿真,计算进气与压缩过程的流线分布和天然气质量分数分布。结果表明：进气过程中,滚流主要沿气缸纵向变化,随着高速气流流入,在气门下方生成2个滚流区,进气道一侧的滚流较远离进气道一侧的大,在活塞运行到下止点时滚流能量耗散,被涡流吸收;进气过程中,涡流主要沿气缸横向变化,在气缸顶部形成众多无规则的小尺度涡流,气缸下部气流趋于稳定,形成稳定的大尺度涡流;压缩过程中主要产生是滚流、挤流和湍流,活塞上移,涡流运动加强,形成较大尺度的滚流,活塞顶部接近气缸顶部时,产生挤流,挤流运动可以增加上止点附近的湍动能。     

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。     

基于三维粒子图像测速技术的滚流运动研究

借助自主搭建的三维粒子图像测速系统对4气门汽油机缸盖进行了稳流条件下缸内流场测量,得到缸内不同测量截面处流场的三维速度分布,对不同气门升程下缸内流场结构进行了分析,并基于离面速度分布对滚流比进行了计算.研究发现:缸内滚流流场在垂直于气缸轴线的测量平面内主要体现为位于进/排气门侧的进气射流;较高的气道压差可以保证流场结构...     

汽油机缸内滚流测量方式研究

针对汽油机滚流测量方式,通过气道稳流试验结合数值模拟方法对不同滚流测量方式下缸内滚流的演化规律进行了研究。研究结果表明:采用直接测量方式对滚流进行测量时,缸内滚流强度会产生大幅度跃升,而间接测量方式则变化平缓,其根本原因是在一定的气门升程范围缸内滚流流场由相互平衡的两股气流,演变为统一的大尺度滚流。同时发现直接测量装置的出气口直径对跃升幅度有直接影响,小的出口直径加剧了缸内滚流强度的跃升;间接测量方式在气缸中心平面具有和直接测量方式相一致的流场结构,基于间接测量模拟缸套的整流作用,其测量得到的滚流强度变化平缓。     

各种因素对柴油机气缸内气体和壁面传热影响的研究

在一台单缸柴油机上，采用表面热电偶测量气缸盖壁面的温度波动，应用一维非稳态传热模型计算了气缸盖壁面不同位置的瞬态传热率。在此基础上，分析了转速、负荷、冷却水温、进气温度、压缩比、壁面不同位置等对壁面温度波动和瞬时传热率的影响，得出柴油机气缸内燃气和壁面间的瞬态传热与壁面温度波动水平有关，气缸内气流速度对气缸内传热有较大的影响等结论。     

进气道型式对四气门汽油机进气流动特性的影响

在稳流气道试验台上,研究了四气门汽油机整体式和分体式进气道进气流通特性及产生的缸内滚流特性,提出了进气不均匀度和进气终了滚流比不均匀度的概念．发现四气门汽油机各缸产生的最大滚流轴线与曲轴轴线夹角是不同的．整体式进气道流通系数和平均流通系数大于分体式进气道．分体式进气道进气终了滚流比大于整体式进气道,平均进气终了滚流比增加7％．分体式进气道进气不均匀度小于整体式进气道,而进气终了滚流比不均匀度则大于整体式进气道．     

4气门汽油机气道滚流比测试方法的试验研究

对汽油机缸内滚流直接测量方法的测试装置进行了可视化处理,在自主开发的气道稳流试验台上,通过PIV技术研究稳态滚流测试过程中流场的微观结构及其演化规律,阐明不同模拟缸套结构参数对气道滚流比影响规律.结果表明,不同结构参数的模拟缸套内流场结构在气门升程达到一定范围时都会发生变化,形成大尺度逆时针滚流,并且会导致缸内各测量截面滚流比曲线斜率增大.而缸内流场不同区域受缸套形状影响程度不同,出气口附近截面内滚流比受其影响最大,对于出气口直径为0.35倍缸径的模拟缸套,出口附近截面内滚流比出现非常高增幅的跃升,跃升后滚流比达到3.08.气道稳流试验模拟缸套内滚流比的变化规律从根本上受角动量守恒支配,缸套形状与滚流比产生增幅过高的跃升存在本质的联系.     

提高四气门汽油机缸内滚流强度的研究

在四气门汽油机中,运用滚流运动组织快速燃烧过程或混合气分层稀燃过程,都需要提高滚流强度。作者在一台单缸四气门汽油机上,通过 Ｌ Ｄ Ａ 测量,研究了滚流的形成过程,提出了提高滚流强度的机理,并对进气道结构、燃烧室内进气门出口侧壁屏蔽对滚流运动强度的影响进行了初步研究。研究结果表明,在滚流形成过程中,缸内首先出现双涡旋结构,以后演变成为单涡旋结构的滚流运动。增加流经排气门侧的进气气流或抑制直接沿进气门侧缸壁流入气缸的气流,都能提高滚流强度。     

汽油机气缸中滚动气流运动对发动机性能的影响

本文通过调整导气屏气阀位置产生大范围变化的缸内气流运动形式，用传统的稳流试验台和作者最近研制的测缸内滚流运动的稳流试验台对各种气流运动形式进行稳流试验，用二维激光多普勒测速仪在反拖的发动机缸内紊流运动的发展变化并用着火发动机的性能实验结果来分析各种气流形式的涡流、滚流和紊流特性。试验结果表明，在气缸中产生较强的横轴涡流即滚动或接近滚动气流运动时，燃烧室内的紊流强度可获得较大的提高，性能也有明显的改     

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。     

汽油机滚动涡流模拟试验台和滚流进气道的试验研究

阐述了用于汽油机气缸内横轴涡流测量的稳流试验台的设计研制。经实验证明实验台测试结果合理，具有良好的可比性。以稳流模拟试验台的测试结果为依据，建立了滚流的计算模型，预测精度可满足工程需要。采用７种不同形式的滚流进气道，经平顶燃烧室及屋顶形燃烧室的双重试验，找出了影响滚流强度及流量系数的因素，可为汽油机进气道和燃烧室的设计提供参考。     

一种组合式滚流进气道结构

旨在探究一种能够提高多气门汽油机滚流进气道进气性能的新技术．通过分析滚流进气道进气充量的动力学，提出了由传统滚流进气道和副气道组合的进气道结构．用滚流试验的方法，对比了几个不同方位的副气道．证明利用副气道的作用，可以实现增强缸内滚流而不影响进气流量．     

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。     

汽油机PIV稳态进气试验及滚流比计算

针对某3缸汽油机,搭建了粒子图像测速(PIV)可视化试验测试系统,并进行缸内流场测量。研究了通过不同流场切面进行滚流比计算的试验方法,并进行了试验与仿真结果的对比。研究结果表明:基于2D3CPIV试验测得的缸内横切面速度场与AVL FIRE软件仿真数据具有较好的一致性,试验与仿真计算的流量系数与滚流比随气门升程的变化趋势吻合,误差在合理范围内。通过2D2C PIV可以测得缸内不同切面的速度场来表征缸内三维的流场变化,其中气门轴对称切面很好地表征了滚流的运动状态,此外,通过一系列PIV测量得出的等间距轴向切面与旋转轴向切面可以拟合横切面的速度场,其速度分布与梯度变化趋势与2D3C测得的速度场相同,但测得滚流比计算值偏小。     

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