内燃机气道性能的评价方法

详细讨论了内燃机气道流动特性的定义、测量技术和评价方法。分析了Ricardo方法与AVL,FEV方法所定义的涡流比和流量系数间的关系,对叶片风速仪和涡流动量计测量所得涡流比进行了比较,并介绍了评判气道综合性能优劣的方法。     

内燃机进气、燃烧和排放控制技术研究与应用（三等奖）

主要科技内容：1.开发了用计算机采样的智能型气道稳流试验台,结合运用现代气道结构优化理论和涡流叶片高度可变装置,实现气道参数化设计,对内燃机进气过程进行分析及优化,提高内燃机气缸盖产品性能和质量。     

缸盖螺旋进气道涡流比测量及评估

讨论螺旋气道涡流形成的原因、影响气道质量的因素，分析气道性能参数的测量和评估办法。结合413F发动机缸盖测量的实例，对涡流比和流通系数作了较为详细的说明。     

柴油机切向气道参数化设计与研究

以气道的复杂空间曲面为基础,结合现有的三维设计软件,全面定义了柴油机切向气道的关键结构参数,并通过这些参数正向设计完成了12款内燃机气道,用以研究气道结构参数与气道性能的关系。数值模拟结果表明:气道出口处壁面通过对气流的导向作用对涡流强度有较大的影响;在垂直方向,平均涡流比与气道出口壁面的倾斜角度成反比;在水平方向,气门中心和气缸中心连线与气道出口中心线的夹角呈90°时能使平均涡流比达到最大值。     

气道稳流试验的变压差试验方法研究

提出了用于测量发动机气道流动特性的气道变压差试验方法。与目前采用的气道稳流试验方法不同，在试验过程中，采集对应于各气阀升程下的流量和涡流角动量时，不需要保持气缸内恒压差条件，变压差试验只需要确定气阀最大升程时模拟气缸内与环境大气压的初始压差，在变压差条件下进行试验，同样可以得到Ricardo和FEV试验计算方法的平均流量系数和涡流比。变压差试验方法的测量精度与定压差的精度相同，试验操作程序简单可靠，易于实现气道稳流试验的全自动化，对于企业生产线上的批量缸盖检测可以大幅度提高工作效率。     

螺旋进气道形状和位置偏差对涡流比及流量系数的影响

螺旋进气道在铸造和机械加工过程中会出现各种各样的偏差，从而影响直喷式柴油机的动力经济性和排放特性。作者设计了几种机构来模拟不同类型的偏差，如带有倾斜误差的进气道、带有纵向胀大误差的进气道以及带有偏心误差的进气道等。在稳流试验台上检测气道的流动特性。实验结果表明，倾斜气道会显著影响涡流比。抬高气道入口端会明显降低涡流比，反之则涡流比提高；气道胀大会使流量系数和涡流比都降低；当偏心出现在气道出口方向时，涡流比略有增加；当偏心出现在气道入口方向时，涡流比会显著降低。     

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。     

气道稳流试验台测量精度研究

为了确保多缸机气道稳流试验台的测试精度,采用误差分析理论与测量系统分析方法,从直接因素与间接因素两个方面分析了气道稳流试验台测量系统的精度,找出主要的误差来源。结果表明:涡流动量计与流量的测量精度对涡流比与流量系数测量结果的影响最大,分别占测量总误差的85.68%与94.15%。若气门升程偏差0.1mm,测量结果会产生1%左右的变化。试验缸盖定位向外侧偏差1.0mm时,不会对流量系数造成显著影响,但会使涡流比增大14.43%。气道稳流试验台的重复性与再现性为28%,人为因素的再现性几乎不会对试验结果造成影响。     

可控进气涡流对柴油机低负荷性能影响的研究

就双进气道可控进气涡流系统改善大功率增压中冷柴油机低负荷性能的作用机理进行了理论分析与试验研究。研究结果表明：在低负荷工况下，双气道进气时的涡流强度小于螺旋气道，大于直流气道；螺旋气道进气流量较之双气道虽有所减少，但其涡流比仍保持较高水平，致使缸内爆压、预混合燃烧量和最大放热速率均较大。理论计算与试验结果证明，采用双进气道可控进气涡流系统是改善大功率柴油机低负荷性能的一个有效途径。     

多孔介质模型在发动机进气道数值模拟计算中的应用

针对传统气道数值模拟计算方法与目前国内广泛采用的涡流动量计式台架的差异,提出了基于多孔介质模型的气道计算方法,以考虑试验缸筒以下稳压箱及蜂窝器对气流的影响。通过累加涡流比测量位置处各网格单元的微角动量矩,转化为气道涡流比值。研究结果表明:基于多孔介质模型的方法可以提高气道模拟计算精度,尤其是涡流比的计算精度。以各气门升程区间所占进气行程曲轴转角比例为比例系数,定义了新的平均流量系数和平均涡流比计算公式,基于多孔介质模型的方法计算获得的平均流量系数和平均涡流比相对试验结果的误差分别为3.29%和-11.39%,相对传统计算方法的11.50%和-26.63%,精度明显提高。     

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...     

LPG喷射形式对发动机性能的影响

针对LPG进气道气态喷射、进气道液态喷射和气缸内液态直接喷射对发动机性能的影响，进行了理论分析和在F170汽油机上的对比试验。试验结果表明：液态LPG缸内直接喷射发动机的最大扭矩比燃用汽油时提高约10％，能有效解决LPG常规供应方式发动机动力性下降的问题。     

基于Kiva3v的柴油机进气和压缩过程模拟

借助专业的网格划分软件,生成带有螺旋进气道的柴油机分块结构化六面体计算网格,基于ki-va3v程序,建立了柴油机的进气压缩仿真模型。计算发动机倒拖的缸内压力,外特性工况点的进气量,并与试验值进行了对比,结果显示吻合较好。分析了缸内的滚流比与涡流比以及缸内的流场变化。缸内涡流比的变化过程对发动机转速的变化不敏感,在压缩上止点达到了最大值。缸内的气流流场在进气压缩过程中变化复杂,产生的涡旋经历了生成、发展和衰减的演变过程。在压缩过程中,缸内的湍流强度在燃烧室区域最强。     

TBD620柴油机瞬态进气过程的三维数值仿真

利用PRO/E建立TBD620柴油机的进气道和燃烧室三维模型,采用FIRE软件对进气过程进行仿真计算,分析了TBD620柴油机双进气道可控涡流系统对瞬态进气过程中涡团发展的影响。结果表明,双进气道可控涡流系统产生的进气涡流能显著改善缸内混合气的形成,提高柴油机低负荷工况时的燃烧性能。     

四气门汽油机进气道气流运动的三维数值模拟研究

利用三维流体动力学软件对实际四气门汽油机进气道的气流运动进行了气道稳流试验台的三维数值模拟计算.计算结果显示出在气道稳流试验台条件下的三维空气流动的详细状况,并表明在发动机缸内可以形成明显的滚流.气道流动性能评价参数的计算与试验结果比较表明：数值模拟的精度较高,可为发动机气道设计开发提供理论依据.     

进气道生产一致性对汽油机性能影响及设计优化

采用AVL TIPPLEMAN气道稳态试验台对某现生产气道喷射汽油机缸盖气道性能进行批量测试,结果显示该发动机缸盖气道生产一致性较差。选择了其中高中低3种滚流水平缸盖进行发动机性能试验。试验发现,生产偏差造成的滚流差异对性能有较大的影响,低滚流气道有利于该发动机外特性提升。为此进行了进气道性能鲁棒性CFD模拟分析,研究了气道偏移对气道性能的影响,并通过优化气道局部结构,显著改善了缸盖气道性能设计鲁棒性,优化后气道滚流对气道偏移的敏感度降低了50%,并进行了气道试验验证和发动机性能试验。     

直喷式柴油机螺旋进气道性能试验及评价方法

螺旋进气道特性(涡流比、流量系数)对柴油机性能有重要影响。介绍了发动机气道稳流试验装置及FEV和Ricardo两种气道评价方法的计算、特点、差异和适用性;通过对YC6108Q型柴油机六个进气道的稳流试验及对比分析,提出了保证进气道流量系数和涡流比值稳定性和均匀性的措施。     

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．     

二冲程柴油机设计参数对扫气过程的影响

利用多维数值模拟方法,对二冲程柴油机倒拖情况下的进、排气过程进行模拟,研究转速变化、进气口仰角变化对扫气过程的影响。     

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