基于AVL BOOST发动机配气正时的优化设计

利用现代设计方法对内燃机研究方案的效果进行先期预算,缩短内燃机开发的周期。为使研究问题简化,单缸试验机一直是开发新机型和对现有产品性能和结构参数进行优化的主要工具之一。应用AVL BOOST软件,建立某单缸柴油机工作过程计算模型,并在此基础上,分析配气正时对总体性能的影响,最终确定此柴油机的配气正时。     

发动机配气机构的配气定时研究与应用

针对发动机配气机构设计与分析所提出的工程实践问题,导出了一整套出气门运动规律反求的计算理论,提出了发动机配气机构的配气定时分析的方法,分别对汽车、摩托车发动机配气定时的排气提前角、排气迟闭角、进气提前角、进气迟闭角及相应位置的气门位移和气门重叠角等进行了研究,揭示了中低速和高速发动机配气定时应有的参数特征.     

车用492M甲醇发动机的试验研究

为了开发汽车代用燃料,在车用492QA汽油机的基础上,开发出车用492M甲醇发动机.采用进气预热来保证燃料的雾化效果和混合气的形成质量、缩短暖机时间;采用M90甲醇燃料和PTC加热器来改善甲醇发动机冷起动性能;采用提高压缩比、选配火花塞、调整点火提前角等多项措施来确保甲醇发动机的动力性、燃料经济性、排放性和工作可靠性,注意严格限制发动机缸内最大爆发压力.492QA汽油机和492M甲醇发动机台架性能试验结果表明:采用上述技术措施,可有效地改善车用492M甲醇发动机的起动性、动力性和热效率,最夫功率增加2.4%,最大转矩增加6.2%,摄高热效率增加20.7%,最高排气温度下降9.4%,从而证明车用492M甲醇发动机的开发是成功的.     

环境温度对点燃式甲醇发动机冷起动性能的影响

基于循环控制试验研究了环境温度对电控喷射点燃式甲醇发动机首循环起动着火特性和HC排放的影响。结果表明,环境温度对该发动机起动着火特性有显著影响。环境温度低于16℃时,不采取辅助起动方法,无论首循环喷射多少甲醇燃料,也无法使点燃式甲醇发动机起动。采用电热塞预热进气管和进气道喷射适量LPG均可使甲醇发动机低温下可靠起动,实现理想的"即喷即着"的首循环着火。环境温度显著影响甲醇发动机冷起动时燃料蒸发速度和混合气浓度。环境温度升高,甲醇发动机首循环可靠起动的喷射脉宽减小,起动性能改善。     

某增压汽油机配气相位优化设计

针对增压汽油机压缩比提高后可能出现的"回火、爆震"问题,利用AVL EXCITE和AVL BOOST软件分别建立发动机的配气机构及整机仿真模型。重新设计气门重叠角较小(40°CA、30°CA、10°CA)的气门升程曲线,研究新的配气相位对发动机性能的影响。模拟结果表明,优化后的凸轮型线在一定程度上改善了原机配气机构的运动学和动力学特性;当气门重叠角从50°CA到10°CA依次减小时,发动机的动力性和经济性相对于原机有所提高,并在30°CA气门重叠角时达到最优。     

甲醇对点燃式发动机燃烧和性能的影响

在一台配有双燃料化油器的单缺点燃式发动机上进行了不同甲醇、汽油混合比的燃烧特性研究。实验表明，当燃料中的甲醇比例增加后，尤其是在稀混合气条件下，发动机的发着延迟期缩短，循环变动率明显减少，发动机的性能提高。当甲醇比例超过５０％后，燃烧特性与纯甲醇相近。     

点燃式甲醇发动机冷启动临界着火边界

针对点燃式甲醇发动机低温下启动困难,基于单循环燃料喷射策略试验研究了甲醇最小循环喷射量、环境温度、预热和进气道内喷射液化石油气(LPG)等参数对甲醇发动机冷启动临界着火边界的影响。试验结果表明:甲醇最小循环喷射量、环境温度、甲醇喷射正时和点火正时角度差、预热和气道内喷射LPG量及甲醇和LPG喷射正时角度差决定甲醇发动机冷启动的临界着火边界;环境温度低于16℃时,甲醇发动机必须使用辅助启动措施方可启动;电热塞预热可使甲醇发动机在0℃以上环境温度下启动;喷射LPG可使甲醇发动机在-13℃以上环境温度下启动。     

气动发动机进气相位对工作过程的影响

研究了采用旋转阀式配气机构的发动机的工作过程,建立了气动发动机示功图的理论模型;该模型能够较好地预测进气做功过程中缸内压力的变化趋势.在不同的进气相位下进行实验,分析了动力损失的影响因素.结果表明,在相同的进气压力下,在上止点时刻进气,气动发动机的输出功率最大;随着进气时刻的推迟,发动机的动力性和经济性变差.     

进气迟后角对车用汽油机性能的影响

通过AVL BOOST软件建立了TJ376QE汽油机的工作过程计算模型,运用实验数据论证了该模型,并进一步分析了进气迟后角对发动机性能的影响。分析结果表明：在4 000 r/min以上的高速时,可适当加大进气迟后角,利用高速气流惯性进气,提高充气效率,从而在一定程度上可改善汽油机高低转速下兼顾动力性与经济性的矛盾。同时通过研究结果分析,对车用发动机配气系统设计改进具有一定的指导意义。     

发动机燃用纯甲醇时点火提前角实验研究

用火花塞点火方式在改装的发动机上进行了燃用纯甲醇的研究,指出点火性能与转速、喷射提前角、负荷、喷射压力、喷射速率、燃烧室形状和火花塞参数等有关。     

基于ANSYS/Fluent的FSAE赛车限流阀的仿真优化研究

为设计赛车进气效果最佳的限流阀,本文采用Solidworks软件,建立赛车发动机限流阀三维实体模型,利用ANSYS中Fluent模块对限流阀模型内流场进行分析,得到限流阀内部的压力场和速度场分析云图,根据分析结果选取锥形口的限流阀结构,并对限流阀的设计参数进行优化分析.分析结果表明,为保证发动机气流流量的供应和进气气流的稳定,选择出口锥角为14°,进口直径为50 mm,渐缩长度为50 mm,渐扩长度为90 mm的限流阀,发动机气流流量的供应和进气气流较为稳定,进气效果最理想.该研究改善了FSAE赛车限流阀对发动机动力性能的影响.     

车用汽油机EGR率、点火定时和空燃比的优化

通过对安装EGR阀的CA6 10 2试验机进行EGR率、点火提前角、空燃比等因素的匹配试验 ,分析其变化规律 ,找出安装EGR阀后发动机点火和供油的最优匹配。在保持经济性指标的同时 ,最大限度地改善排放     

内燃机余热甲醇催化重整制氢装置设计及实验研究

氢气随车携带不便,为了能在线产生富氢气体供给内燃机燃烧,并大幅度提高内燃机的热效率,降低排放,降低热、噪声的污染,提出应用内燃机尾气余热对甲醇进行催化重整以产生氢气的方法.设计了一套内燃机余热甲醇催化重整制氢装置,在内燃机排气余热和催化剂的共同作用下,把甲醇水溶液重整成富氢气体.重整反应器为蜂窝陶瓷载体,重整催化剂为Cu/Zn/Al/Zr,采用管式换热器对载体进行加热,甲醇水溶液在载体孔道中发生催化重整反应.实验结果表明:随着发动机排气温度的增加,重整器产氢率提高,在排气温度为350℃时,重整气中氢气的体积分数达到41.9%.达到了实验预期要求.     

甲醇机燃烧过程的研究

为了使甲醇机的经济性、动力性和循环变动获得进一步改善,笔者对甲醇机的燃烧过程进行了全面试验研究,并与汽油机进行了对比。本文仅就其点燃式甲醇机试验结果进行了分析、论述。试验结果表明:甲醇机的经济性、动力性比汽油机好,燃烧过程的循环变动远远小于汽油机。     

火花点火天然气发动机混沌燃烧过程分析

为了揭示边界条件对点燃式天然气发动机燃烧系统非线性动力学的影响规律,研究了不同点火正时下电控喷射点燃式天然气发动机燃烧系统的混沌特性.结果表明:在爆震限定范围内,随着点火提前角(spark advanceangle,SAA)的增加,平均指示压力(indicated mean effective pressure,IMEP)增加,循环变动系数(COV_IMEP)降低;相空间中吸引子具有扭曲、相互交叉和折叠的复杂几何结构,但它也是一个有限范围内的运动,燃烧系统吸引子内的轨线表现出一定非周期的有序;吸引子的关联维(correlation dimension,CD)为小于2的分数,最大Lyapunov指数为正数,说明天然气发动机燃烧系统表现出明显的混沌特征;当SAA从30°CA增加到45°CA时,IMEP从0.798 MPa增加到0.854MPa,COV_IMEP从4.4%降低到1.2%,CD从1.76降低到1.59,最大Lyapunov指数从0.1降低到0.04,因此燃烧系统复杂度及系统对初始条件的敏感性下降.