某16缸发动机排温不均匀性分析及优化

为解决某16缸发电用柴油机各缸排温不均匀性问题,建立一维热力学模型,仿真分析各缸不均匀性原因,设计使用中间管和定压排气管方案使各缸排气背压一致,改善各缸排温不均匀性,并进一步优化定压管方案。仿真计算表明：柴油机发火顺序和脉冲排气管设计导致各缸排气干涉是各缸排温不均匀的主要原因;中间管方案可以改善各缸排气的相互影响,各缸平均排温极差比原方案降低约28%;定压排气管方案可以改善各缸排气背压不均匀性,各缸平均排温极差比原方案降低约40%;随着定压管总管径的增加,发动机比油耗先减小后增大;采用定压排气管优化方案后的发动机各项指标与原机基本一致,各缸的排温极差降低40%以上,有效改善了各缸排温的不均匀性。     

发火顺序对增压柴油机进气不均匀性影响的研究

在某V型多缸柴油机性能试验和多个气缸压力测量的基础上,对该柴油机的一维性能仿真计算模型进行了标定和校核,并应用验证后的模型计算和分析了该柴油机不同曲轴结构对应的发火顺序时各缸进气流量的不均匀性.计算结果表明:不同发火顺序造成各缸进气门前压力波动的规律差异很大,造成各缸进气不均匀度的差异也很大,相比之下,平面曲轴对应的发火顺序造成的进气不均匀度较小,而十字曲轴、成对曲轴和混合曲轴对应的发火顺序造成的进气不均匀度较大.     

YC某柴油机各缸EGR率均匀分布性研究

以玉柴某带EGR系统的柴油机为研究对象,建立了该发动机性能数值模拟的Boost分析模型;计算得到进气总管入口、EGR管出口和进气歧管出口的气体流量,再用Fire软件对气道内三维流场进行了数值计算;对比分析了不同EGR管引入角、不同EGR位置及结构对各缸EGR分配均匀性的影响。研究结果为EGR管最佳布置方案的确定提供了理论依据。     

基于数值模拟的排气歧管优化策略

在台架试验的基础上,采用一维发动机工作过程计算和三维CFD模拟技术研究了4缸柴油发动机各缸排气温度差异的影响因素.模拟结果表明:台架试验测量的各缸排温差异是受各缸工作过程、测量点位置和排气歧管结构的综合影响,其中排气歧管结构是主要的影响因素.排温测量点位置越接近排气门,越能反映缸内的热负荷状况.基于数值模拟结果,优化了原发动机排气歧管,并提出了排气歧管优化策略.     

某四缸柴油机EGR管插入深度对EGR均匀性的影响

针对某带EGR的直列四缸柴油机,为了分析EGR管插入进气总管中的深度对四个气缸EGR率均匀性的影响,建立了该进气歧管内CO_2与新鲜空气流动混合的三维瞬态计算模型,并进行数值计算。计算并分析了三种不同EGR管插入深度对气体在进气歧管中的混合特性。研究结果表明:插入进气总管中的EGR支管越深1缸、2缸的EGR率越高,3缸、4缸中EGR率越小;方案2中EGR支管插入深度为35 mm时,四个缸的平均EGR率偏差值最低,符合工程设计要求。     

柴油机发火顺序及排气管布置组合优化分析

以8缸直列双增压柴油机为研究对象,建立一维仿真模型,研究不同发火顺序及排气管布置组合对柴油机经济性、低速动力性、单缸均匀性的影响.计算结果表明:对于定压排气管,发火顺序对柴油机性能影响较小,仅通过优化发火顺序无法大幅度提高柴油机低速经济性和低速动力性;排气管布置和发火顺序组合优化对柴油机性能影响较大,可以在兼顾高速性能...     

进气歧管结构差异对发动机各缸EGR率均匀性的影响

针对天然气发动机,废气再循环(EGR)能够有效地有抑制氮氧化物(NO_x)的产生,同时降低发动机缸内的燃烧温度。但各缸EGR率差异会导致各缸燃烧存在差异,从而增加失火和爆燃的风险。基于某国六天然气发动机进行各缸EGR率测试,并对进气歧管进行计算流体动力学(CFD)仿真分析。基于此,通过优化进气歧管结构设计,有效提升了EGR率的均匀性,各缸EGR率均匀性≤2.5%,满足设计要求。研究结果可为后期发动机的进气歧管设计开发提供参考。     

根据排气压力波确定发动机排气顺序的研究

根据柴油机气缸排气时歧管内总压和静压关系,提出采用排气压力波上的最小幅度静压脉冲识别发动机排气顺序的方法;建立4缸和6缸柴油机的仿真模型并对排气歧管内的压力波动进行仿真。仿真结果表明,发动机气缸排气时,与该气缸相连的排气歧管内产生的静压脉冲幅度低于其他气缸在该歧管所产生的静压脉冲幅度。在4缸柴油机上测量了4个歧管内的压力波,试验结果表明,4个压力传感器所测的最小幅度的静压脉冲时间顺序与柴油机发火顺序一致,根据第1或4缸所测的静压脉冲幅度可判断出排气顺序。     

某柴油机各缸EGR率均匀性计算及优化

为了解某柴油机各缸EGR率分布均匀性,本文首先应用一维AVL_BOOST软件得到三维CFD计算的边界数据,然后通过三维AVL_FIRE软件计算得出进气歧管及EGR管路的气体流场。计算发现第二缸和第四缸的EGR率差异性超出JAC经验指标,继而提出改善进气均匀性的优化方案。通过计算验证,最终方案二满足经验指标。     

双燃料发动机天然气逃逸的仿真研究

以Z6170型柴油机改造后的进气总管喷射进气柴油/LNG双燃料发动机为研究对象,在Fluent软件环境中,运用动网格技术模拟气门重叠期天然气逃逸过程,定量分析转速、进气提前角和排气迟闭角对双燃料发动机气门重叠期天然气逃逸的影响。仿真结果表明:进气总管喷射进气双燃料发动机气门重叠期存在天然气逃逸现象;在其他条件相同的情况下,发动机转速升高,一个工作循环内气门重叠期CH_4逃逸量减少;气门重叠角大小对气门重叠期CH_4逃逸的影响最大,特别是进气提前角影响尤为突出。     

可变气门正时对柴油机缸内流动和燃烧的模拟研究

运用多维燃烧模拟程序KIVA-3V对4102BZLQ柴油机进行了模拟,通过改变气门正时(负气门叠开角NVO)和气门升程,研究了三种情况下缸湍流强度、涡流比和滚流比这些气体流动参数的变化规律和对缸内压力、温度、温度分布等燃烧参数的变化规律。计算结果显示,随着负气门叠开角的增加,残余废气量增加,最高燃烧压力和温度都有减小趋势;进气冲程湍流强度、涡流比和滚流比都减小,而压缩冲程变化比较复杂,但是温度分布变得不均匀。     

基于CFD方法分析优化天然气发动机进气均匀性

利用CONVERGE软件网格生成技术擅长处理气门、活塞这类运动边界问题的优势,搭建了包含完整进气管路、真实气缸以及排气管路在内的天然气发动机进气系统的多缸仿真模型,克服了常规建模方法无法计算各缸进气量的问题;相比三维的单缸模型,该多缸模型又能评估各缸流动的差异,拓展了计算能力。基于此方法分析了某国六天然气发动机的进气均匀性,并提出了优化均匀性的有效措施,结果表明,优化方案的进气均匀性得到显著提高。     

发动机进气系统不均匀性的三维数值模拟

利用FLUENT软件对4102柴油机的两种进气管系统内流场进行了三维数值模拟计算,并对进气歧管内流动特性进行了分析,分别计算出了两种进气管系统进气的最大不均匀度。结果表明入口端布置在进气总管的中间能够降低进气的不均匀性,更有利于提高发动机进气和燃烧的质量。     

混合式MSEM增压系统流动特性与优化研究

对混合式MSEM增压系统排气管流动特性进行了研究。研究表明:由于发火不均匀,混合式MSEM增压系统排气管内压力波一边高,一边低,呈现出与常规增压系统不一样的形态;混合式MSEM增压系统混合管中间截面处的气体流速约在±50m/s的范围内喘动,会增加动量的掺混损失。为了提高MSEM增压系统柴油机的性能,对MSEM+Scaby系统进行了研究。研究表明:混合式MSEM+Scaby系统的改动少,可使各缸扫气系数均匀、各缸排温差小、平均扫气系数大、排温降低,有进一步提高功率的潜力。     

柴油机排温自动修正算法的研究

在MATLAB/Simulink环境下建立了柴油机排温自动修正算法仿真模型,仿真结果表明该算法可使柴油机各缸排温在较小范围内波动,并逐渐趋于一致。将该算法在实机上进行了试验验证,并根据试验结果对其进行优化。结果表明:在全工况范围内,采用排温自动修正算法可使柴油机各缸排温一致性得到明显改善,优化后排温温差最大值从90℃下降到29.4℃,排温超差比从15.2%降至4%左右,柴油机工作更加柔和,噪声小。     

各缸废气再循环率不均匀性对柴油机排放影响的试验研究

针对一台由国五升级到国六的重型柴油机原始排放(无后处理系统)超过目标设定值的问题进行研究,提出了一种通过控制各缸废气再循环(exhaust gas recirculation,EGR)率不均匀性来降低柴油机原始排放的方法。建立了柴油机各缸EGR率不均匀性的排放测试试验台架和测试方法,通过分析排放万有特性曲线图确定所研究的进气总管EGR率和柴油机运行工况点,用CO2法在稳态工况下测量各缸EGR率,分析各缸EGR率不均匀对排放性能的影响,确定了达到企业原始排放目标设定值的各缸EGR率不均匀性范围,实现了通过控制各缸EGR率不均匀性来降低柴油机原始排放及降低满足国六排放法规后处理系统匹配难度和成本的目的。     

车用柴油机4气门结构设计研究

运用一维气体流动模拟软件BOOST,对某公司的一款2气门柴油机改成4气门后的流动过程建立计算模型,对改型后柴油机的主要结构参数,如气门直径、气道直径、歧管直径、配气相位进行换气过程模拟计算。当该机采用直径分别为39．0mm的进气门、37．5～30．0mm的渐缩进气道、53．0mm的进气歧管、32．5mm的排气门、23．0mm的等直径排气管、32．5mm的排气歧管时可以获得较好的换气性能。通过对配气相位进行改进和优化,可以在整个转速范围内得到较理想的换气性能。     

进气歧管结构对进气不均匀性影响的仿真研究

本文利用AVL BOOST和FIRE软件就不同结构参数的进气歧管对各缸进气不均匀性的影响进行了仿真研究.结果表明,第三种方案的平均累积流量最高,其进气不均匀性最大值的绝对值为1.7%,总值为3.3%,优于第一方案的不均匀性指标;第二种方案尽管其平均累积流量高于第一方案,但进气不均匀性最大值达到6%,超出工程允许的3%的限度,因此本文认为第三种方案为最优.同时该设计流程也为进气歧管的优化设计奠定了基础.     

CFD技术在汽油机进气歧管优化设计中的应用

在发动机设计开发过程中,需要评估进气歧管是否满足进气均匀性的标准。首先利用1D-3D耦合方法计算得到进气歧管的平均质量流量,然后将其作为三维数值计算的输入边界。利用fire软件对初始进气歧管进行CFD分析,计算出各缸的流量系数及其偏差。针对存在压力损失的部位进行优化,直到其进气均匀性满足标准。结果表明:通过1D-3D耦合方法可以为三维数值计算提供准确的输入边界;通过CFD方法可以发现进气歧管结构中对流动不好的部位;通过CFD方法进行优化设计分析已经成为进气歧管设计过程中的重要手段。     

增压多缸柴油机各缸进气不均匀性的研究

在某增压8缸柴油机性能试验和多个气缸压力测量的基础上,利用试验数据对该柴油机的一维性能仿真计算模型进行了标定和校核,计算和分析了不同试验工况下柴油机各缸进气流量的不均匀性。结果表明:在相同转速的情况下,各气缸进气量的大小对比关系不随负荷的变化而变化,随着负荷的增加,各缸的平均进气流量增加,各缸的进气不均匀度增加;不同转速时,各气缸进气量的大小对比关系有所变化,进气不均匀度也不相同。