4气门直喷柴油机进气道组合和位置对进气涡流的影响

在稳流气道试验台上,对4气门直喷柴油机采用螺旋进气道和切向进气道的不同组合和不同相互位置时,气道的流动特性进行了试验研究。为了上邻气道的进气气流在缸内干涉的程度及其对缸内涡流运动的影响,提出了流量系数损失率和角动量矩损失率的概念。研究结果表明：柴油机采用切向气道在后的气道组合时,涡流比的变化受后面螺旋气道方位的影响较小,相邻气道的进气气流干涉较小。     

单气道柴油机气缸内近壁面流场与不同截面涡流比分析

构建单螺旋气道柴油机的气道-气门-气缸的计算机辅助设计(CAD)模型,开展油流法稳流试验及不同截面涡流比测量,并进行计算流体力学(CFD)模拟,利用试验结果验证CFD计算,分析缸内近壁面的流场及气缸不同截面涡流比的变化。结果显示:采用质量比为8∶8∶3的甲基硅油、油酸、铝粉的油剂配方所显示的缸内近壁面流场信息最为清晰完整;距进气口最近的气缸内近壁面形成气流高流速区,高流速区面积会随着气门开度的增大而增加,在高流速区域气缸壁面润滑油膜厚度减小,存在磨损加剧的风险。在进气过程中,随着气门开度逐渐增大,缸内的涡流比会逐级提升;随着涡流比测量面逐渐远离缸盖,各测量面的涡流比逐渐降低。     

四气门柴油机的可变涡流进气系统的试验研究

设计开发了四气门柴油机单独进气道及四气门柴油机试验缸盖,分析了四种组合气道方案下关闭一个进气道对四气门柴油机进气道性能的影响。从而探求四气门柴油机的可变进气涡流系统的实现方法,在低速时通过关闭一个气道,可以形成四气门柴油机的可变进气涡流系统,具体关闭哪个气道取决于气道的不同组合。     

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。     

4气门柴油机进气系统匹配的试验研究

在4气门直喷式柴油机进气系统上采用一个螺旋气道与一个切向气道的组合，并就两者的相对位置关系做了稳流对比试验，决定采用长切向气道与短螺旋气道相匹配的组合。研究了切向气道开度对进气过程的影响，提出了4气门进气系统的评价指标，指出了实现可变进气涡流的途径。另外，用热线风速仪对组合气道内的空气流动进行了测量，揭示了组合气道内流动的规律。     

可旋气门变相异升程汽油机缸内涡流稳态特性

针对4气门汽油机为获得缸内大尺度涡流减小进气流量的问题,提出可旋气门变相异升程方法,即采用带背脊气门旋转加强涡流,并通过调整进气凸轮相异角改变两个进气门升程差调整涡流.仿真与试验证实,在稳态流动状态下,随着相异角的增加,涡流尺度增加.存在相异角时,在凸轮轴转角小于80°CaA和大于100°CaA的情况下,分别在缸内产生一次较大尺度涡流,且方向相反.研究表明:气门旋转可促进大尺度涡流的产生,可旋气门变相异升程在不减小进气量的情况下可以对缸内涡流运动进行调节,相异角为8°时,涡流比可达0.51,平均流量系数偏差仅为0.9%.     

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...     

基于AVLFIRE的发动机进气道三维流场数值模拟研究

利用软件AVLFIRE对4个不同气门升程下进气道的流动特性进行分析研究,揭示某发动机进气道及缸内的流动特性．得出各升程下气体流动的流线图、湍动能、速度等值线图及流量系数和涡流比,直观地表明了进气过程气道及缸内的流动特性,为进气道性能优化、评价和再设计提供了方法和依据。     

4气门直喷式柴油机两进气道相互干扰的试验研究

为了研究4气门直喷式柴油机两进气道相互干扰的变化规律,在稳流气道试验台上,以一种4气门直喷式柴油机气缸盖为对象,进行了进气道稳流模拟试验。由于两气道之间的相互干扰,两进气道同时开启时的进气涡流较单独一个气道开启时有较大降低。进一步利用热线风速仪测量了4气门柴油机进气门口的三维流场。通过对气门口流速分布及其动量矩流率的分析,发现由于两进气道之间的相互干扰,两进气道同时开启时的进气涡流动量矩流率与两进气道分别单独开启时相比有显的降低,这正是导致两进气道同时开启时进气涡流低于单独气道开启的根本原因。     

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。