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。     

柴油机螺旋进气道结构优化与CFD分析

采用数值模拟方法对卧式二缸柴油机进气道的流动特性进行了研究,根据计算流体力学(CFD)仿真计算结果,分析了进气道以及缸内气体的流动特性,并针对气道最小截面的2种修改方案进行了对比分析,分别得出了3种气道模型方案的流量系数和涡流比以及气道性能的变化趋势.计算结果表明:与原气道对比,方案A的平均涡流比提高14.5%,而方案B的平均流量系数提高5.4%,因此可见最小截面面积是影响气道性能的主要结构参数之一,在螺旋进气道修正设计过程中应予以充分重视,以便有效控制和提高气道性能.     

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。     

双进气道柴油机可调进气涡流形成机理的研究

在稳流气道试验台上,分别对两种由直气道和螺旋气道组合的双进气道柴油机的进气涡流调节特性进行了试验,结果显示:两种组合方式下的双进气道的可调进气涡流特性存在很大差异.利用三维进气流动仿真技术,对两种气道组合的双进气道进气涡流调节特性分别进行了仿真计算,计算所得的涡流比和流量系数与试验结果具有较好的一致性.通过对两种组合方式下进气涡流调节前后的流场变化及差异作进一步的分析比较,得到了双进气道柴油机可调进气涡流形成的机理.     

高速4气门直喷柴油机可变进气涡流的研究

根据在压缩末期喷雾油束末端的撞壁速度与涡流速度的相对关系。建立了喷雾油束,燃烧室形状和涡流强度关系的数学模型。计算了某4气门直喷柴油机随转速变化所要求的最佳涡流比;设计了带涡流控制阀的双进气道,在稳流气道试验台上对这些气道的涡流比和流量系数随气道人口面积变化的影响进行了试验。结果发现,在4气门直喷柴油机中,很容易通过关闭一个进气道实现最佳涡流比的调节。     

逆向建模技术在柴油机气道正向开发中的应用

优化柴油机气道设计可以有效改善柴油机的燃烧性能,对优化排放、降低燃油耗至关重要。为了获得具有一定流量系数和涡流比的气道,以某中型柴油机进气道为研究对象,通过流体仿真对气道进行局部优化,预测了各升程的流量系数和涡流比。通过实物芯盒优化喉口结构和修模芯盒内腔,优化气道设计,应用Geomagic Design X逆向建模软件建立了三维(3D)数模,并将逆向后的数模建立快速验证气道芯盒。结果表明,基于逆向建模技术的气道正向开发可以实现气道的精确设计,对于优化气道设计、提高柴油机性能具有重要作用。     

柴油机进气涡流调节形式及阀板尺寸对进气特性的影响

设计了Z1132柴油机带涡流调节阀的双进气道,并在稳流气道试验台上对该组气道进行了试验。分析了新设计的进气道流量系数和涡流比随调节形式及阀板尺寸的变化规律。试验结果证明,转阀具有导向作用,采用转阀对进气涡流进行调节比用挡板具有更大的调节范围。     

四气门柴油机进气道开发

通过采用传统的气道芯盒制作方法和先进的CAD/CAM制作方法相结合的技术,对国内某四气门柴油机进气道进行了设计开发,制作出不同的气道芯盒.气道稳流试验结果表明,CAD/CAM技术制作的气道芯盒与目标气道平均流量系数和涡流比的差别不到1%;稳态计算结果与气道稳流试验结果吻合良好,平均流量系数和涡流比与试验结果偏差在3%左右.研究表明,基于CAD/CAM的气道开发方法与传统气道开发方法相比,更能满足气道开发的要求.     

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。     

柴油机双进气道流动特性试验与数值模拟

对170系列柴油机双进气道进行了AVL气道稳流试验,得到了不同气门升程下对应的AVL流量系数和涡流比;在与稳流试验对等的边界条件及评价方法下,利用CFD软件Fire对气道稳流试验进行了数值模拟。模拟结果与试验结果的对比表明,数值模拟所得流量系数和涡流比与试验结果基本吻合,模拟结果具有一定的可信度;另外,从两者涡流比随气门升程的变化曲线来看,切向气道气门座孔加工出的偏心倒角,对气道形成涡流的能力影响比较大,尤其是在气门开度较小时,能使气道产生相对较大的涡流比。     

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...     

进气道位置对柴油机进气涡流可调性能影响的试验研究

针对某型号四气门柴油机设计制作了一个螺旋气道和直气道的阴模试验件,在稳流气道试验台上,利用挡板部分遮挡直气道的入口,实现进气涡流的调节,进行了进气道位置对进气涡流及其可调性能影响的试验,试验结果表明：两个进气道的位置不同,对进气流量的影响很小,但是对涡流比以及涡流比的调节范围有较大影响.     

涡轮增压柴油机进气道试验与CFD计算改进研究

为提高某涡轮增压柴油机螺旋进气道工作性能,采用稳流气道试验与CFD数值模拟计算相结合的方法.在原气道与计算结果的最大相对误差小于5%时,对进气道模型做多方案改进讨论,包括气门形状改变、气门座外形改变、进气道外形改变,并进行了方案组合.最终优化方案使进气道平均流量系数CF得到较大提高,并适当降低了平均涡流比Rs,该方案得到试验的进一步验证.     

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。     

车用柴油机进气道的优化计算与试验研究北大核心CSCD

针对某车用柴油机改善进气的需求,通过结构分析与气道稳流试验对气道的宏观数据进行分析,并采用计算流体动力学(CFD)模拟分析方法,得到原始进气道流场的微观信息,发现气门流通截面、气道直流段、螺旋入口段和螺旋室等结构严重影响此进气道流通能力的提升。根据分析结论提出优化方案,并对优化后的气道进行CFD计算,结果表明优化气道内气体的流速连续稳定,多处流动损失消失。采用加工与直接修磨现有缸盖的方法快速对原始气道进行优化。气道稳流试验证明:优化后气道流量系数提高8%,涡流比降低18%。最终发动机台架试验表明:采用优化方案后发动机的排气温度明显下降,其动力性与经济性也有一定程度的改善。     

紊流型燃烧系统的进气道匹配研究

对具有不同性能参数的进气道与柴油机性能指标间的关系进行了回归分析，研究表明：高速直喷式柴油机的性能指标与进气道的综合性能系数的关系最密切；在涡流比和流量系数两者中，前者与整机性能指标关系较密切；紊流型燃料系统中因引发复杂紊流场，气缸内空气动量耗散作用大，故需较大的进气涡流比。     

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。     

数值模拟方法在柴油机进气道改进中的应用

以实际产品为研究对象 ,将三维数值模拟方法应用于柴油机螺旋进气道的改进设计中。根据模拟计算结果对气道流场结构进行了分析 ,找出了气道结构中不合理的部位 ,对此部位进行修改 ,再进行三维数值模拟。结果表明 :修改后的气道具有更合适的流场结构 ,从而具有更高的流量系数和更合适的涡流比。将原气道和修改后的气道分别进行气道稳流试验台试验 ,试验结果与计算结果吻合良好。     

柴油机螺旋进气道设计参数优化的数值模拟研究

研究了柴油机螺旋进气道设计参数对缸内涡流比的影响,通过优化选择各结构设计参数,达到改善缸内涡流比的目的。利用三维建模软件对一台高速柴油机的进气道及燃烧室进行三维建模,采用三维计算流体力学软件Converge进行气道和缸内的流动数值模拟计算,并采用均匀设计法,设计了5因素11水平的数值模拟试验,得出了缸内涡流比与结构参数之间的相关关系式。研究结果表明:各结构参数对缸内涡流比的影响程度各不相同,结构参数改变对缸内涡流比的影响能够达到18%以上;通过分析相关关系式选择各结构参数的取值,使缸内涡流比获得最大值1.035 8和最小值0.670 8。