四气门汽油机缸内滚流运动的LDA实验研究

为了研究丰田 8A汽油机缸内气流运动状况 ,将一台Cagiva3 5 0单缸四气门汽油机重新设计改造成为与之相近的且可以进行激光诊断测试的试验样机 ,选取二氧化钛为示踪粒子 ,采用激光多普勒测速法 (LDA)研究了该样机在进气和压缩冲程缸内流场的变化情况 .研究结果发现 ,滚流在进气过程中就开始形成 ,并在实验所能实测的曲轴转角范围内一直保持 ,接近上止点时旋涡虽严重畸变 ,但仍未破碎为小尺度的湍流 .     

4气门汽油机缸内滚流运动的LDA实验研究

４气门汽油机是车用汽油机主要的发展方向，其缸内空气运动的主要形式划滚流，与传统２气门发动机缸内的涡流运动不同，本用ＬＤＡ在一台单缸４气门汽油机上测量了缸内滚流运动，并借助于多维数值模拟计算了滚流的形成和演变规律，研究了规律的湍流特征。研究指出，滚流形成于压缩过程初期，以后随活塞动得以维持和发展；它在压缩末期衰减，畸变和破碎，使燃烧室内湍流强度显增加。     

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。     

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     

多气门汽油机滚流进气道结构的研究

为设计多气门汽油机强滚流进气道，作对所设计的几种滚流进气道模型在稳流试验台上进行了性能测试。结果指明了强滚流进气道对结构的要求，揭示了上大下小的喉口截面形状的进气道可得到较强的滚流强度，但难以提高综合进气性能指标，并证实用滚流进气道与作研制的导流型副气道的组合进气方案可实现提高滚流强度而不牺牲进气流量系数。     

可变气门升程对4气门直喷汽油机缸内气流运动特性的影响

在一台光学可视化4气门直喷汽油机上,利用粒子图像测速(PIV)测试系统对不同最大气门升程(Maximum Valve Lift,MVL)下缸内流场的变化规律进行试验研究,并通过循环分析法对不同的曲轴转角下涡流比以及高、低频湍动能等参数进行分析.结果表明,MVL为1.7mm在距离上止点不同的测量面上,流动都以大尺度逆时针...     

四气门汽油机缸内气流运动LDA测量结果的小波分析方法

主要采用小波分析方法研究了四气门汽油机缸内空气运动的频率结构。在一台四气门汽油机上 ,使用激光多普勒测速仪 (L DA)在倒拖工况下测量了气缸内的滚流运动 ,使用了 MATL AB 5 .1数学工具包中的小波分析方法对试验结果进行数据处理 ,得到了时域和频域分解速度信息。从这些信息中可以清楚地看到滚流 (低频湍流 )在压缩末期破碎并形成高频湍流的现象     

四气门发动机可变滚流结构稀薄燃烧特性的研究

研究了可变滚流结构的稀薄燃烧特性。主要讨论了可变滚流结构对发动机稀薄燃烧时燃油经济性和排放特性的影响。结果表明 :在稀薄燃烧情况下 ,发动机负荷大小对 CO排放的影响不大 ,CO排放始终保持在 0 .5 %以下 ;HC排放则具有相似的变化趋势 ,但排放量随负荷增加而略有增加 ;负荷对 NOx 排放的影响主要表现在空燃比为 13～ 18的范围内 ,负荷越大 ,NOx 排放越大 ;对空燃比小于 13或大于 18的 NOx 排放影响较小。阀片位置 (或滚流比 )对发动机稀燃状态 CO排放的影响很小 ,而对 HC和 NOx排放则存在一定影响。在稀薄燃烧条件下 ,滚流运动更有利于改善低速高负荷时的燃油经济性。     

二气门汽油机缸内滚流运动湍流特性的LDA试验研究

在一台具有较强滚流比的二气门汽油机上用二维 Ｌ Ｄ Ａ测量了燃烧室内沿气缸直径方向各测点处气流运动的规律。在考虑压缩过程中缸内滚流运动会受到影响的情况下对流场进行的分析表明,压缩过程初期和中期缸内滚流仍存在,只是到了压缩末期滚流才畸变破碎。通过相关分析和谱分析,说明了这一过程的发展变化复杂。作者建议使用有效平均速度的概念来计算湍流的积分长度尺度。     

柴油机燃油喷射雾化的PIV测量试验研究

介绍了先进的粒子图像测速技术(PIV)应用于燃油喷雾过程的试验研究结果，燃油通过多种孔径的单孔和多孔喷油嘴喷入一个定容压力室内，采用高分辨率的CCD摄像机记录整个喷射过程，可以观察到喷雾场内部结构．结果分析显示，高速射流表面存在不稳定扰动波，在气动力作用下，液滴发生分裂破碎，呈现枝状分离表面．瞬态速度矢量图显示，气液界面处存在大尺度的卷吸涡流运动，有助于油气扩散混合。     

4气门汽油机缸内涡流的稳态测量研究

在稳流气道试验台上研究了376四气门汽油机一进气门开、另一进气门全闭条件下的涡流特性。用热线热膜风速仪测量了不同气门升程、不同截面的缸内涡流场的分布情况。结果发现：小升程时,缸内形成了大小不等、方向相反的2个涡流,其作用相互抵消,缸内形成涡流的能力较小;大升程时,缸内形成了单一方向的涡流,缸内形成涡流的能力较大。同时发现缸内大惊讶涡流旋转的中心并不完全与气缸轴线重合,在气缸上半部与轴线偏离较大,在下半部则较小,涡流轴线与气缸轴心线沿气缸自上而下趋于同心。     

用PIV技术研究汽油机的缸内气体流场

在一台四气门光学汽油机上,应用激光粒子速度法（PIV）研究了单、双进气门工作时缸内横截面速度矢量场的变化规律,对其空间速度场的平均速度和湍流强度进行了统计分析．结果表明,双气门进气时,缸内不存在明显的大尺度涡流结构,平均速度和湍流强度基本保持稳定;单气门进气时,涡流运动显著加强,进气上止点后150℃A时,速度矢量图上出现明显的大尺度涡流结构,进气上止点后260℃A时大尺度涡流结构边缘出现尺度相对较小的涡旋,平均速度和湍流强度大大加强．     

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.     

汽油机缸内反滚流辅助气道的流动特性

为改善汽油机稀燃性能,开发了一种可形成反滚流运动的辅助气道,进行了流动性能的实验研究．稳流实验台测试结果表明,仅采用辅助气道时,无量纲滚流强度最大为0．39,证实了设计的辅助气道具有较强的反滚流能力,有利于汽油机在部分负荷时实现稀薄燃烧,改善燃油经济性．增加辅助气道后,流量和流量系数比仅采用主气道时增大10％左右,并可以形成较强的斜轴涡流,有利于改善汽油机全负荷运行时的动力性能．     

内燃机缸内滚流运动的稳态测量与特性分析

设计了一套内置式滚流测量装置,并利用该装置对ＣＡ１１０２ 发动机的４种缸盖进行了测量试验。试验结果表明：不同的缸盖产生的缸内滚流运动旋转矢量方向不同,这将影响到火花塞、喷油器位置方向的确定;斜气道较水平气道具有更强的产生缸内滚流运动的能力。     

基于AVL-FIRE的汽油机缸内滚流的模拟计算

利用三维流体力学软件AVL-FIRE,对495汽油机在不同初始缸内流场条件下的压缩和燃烧过程进行CFD模拟计算。给出了汽油发动机压缩过程中不同初始滚流比下缸内速度场的变化趋势,分析了初始流场中滚流空间位置变化对湍动能场的影响,以及初始流场滚流比对燃烧的影响。     

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。