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...     

扫气道对二冲程直喷汽油机扫气和喷雾过程影响的多维数值模拟

针对实际工况,运用CFD软件Fire V8.5,对3种扫气道形式的扫气和喷雾过程进行了模拟.结果表明,利用双扫气道可提高喷雾初期缸内平均温度,特别是气缸上方局部温度;沿气缸轴线上下的高速气流促使部分液滴更早到达活塞顶,同时液滴整体在缸内分布更广,因而燃油蒸发加快,混合气更均匀.五扫气道滚流比最大,混合气均匀性也比滚流较弱的三扫气道好,但其流场和温度场分布不如双扫气道对燃油蒸发和形成均质混合气有利.4 500r/min的试验结果表明,在中到高负荷,双扫气道的制动有效碳氢排放比三扫气道降低11%～18.7%,制动有效燃油消耗率降低约5%,在节气门全开时由于充气效率下降,其最大功率比三扫气道略低.     

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。     

涡流-滚流拓宽汽油机稀燃极限的试验

基于一台4气门直喷汽油机,在部分负荷工况下对比研究了低滚流、高滚流以及涡流-滚流结合(简称涡流-滚流)3种不同的进气形式在废气和进气两种稀释氛围中对燃烧和排放的影响.结果表明:在进气稀释条件下,与稀燃极限λ为1.37的低滚流原机相比,高滚流可将λ拓宽至1.44、燃油消耗率(BSFC)降低10%,涡流-滚流可拓宽极限λ至1.51、BSFC降低12%;在废气稀释条件下,与稀燃极限废气再循环(EGR)率为23%的低滚流原机相比,高滚流可拓宽极限EGR率至27%、BSFC降低5%,涡流-滚流可拓宽极限EGR率至28%以上、BSFC降低8%.排放方面,与原机低滚流无稀释工况相比,高滚流结合稀释燃烧最多分别使NO_x降低69%、CO降低89%和HC升高74%;涡流-滚流结合稀释燃烧最多分别使NO_x降低63%、CO降低87%和HC升高44%.     

进气流态对天然气发动机性能影响的试验研究

对原涡流进气道进行了改制,设计了具有滚流特征的进气道,在试验台架上分别对匹配这两种进气道的天然气发动机进行了性能测试．结果显示：相同工况和控制参数下,与涡流进气道相比,匹配滚流进气道涡前压力和涡前温度更低,燃气消耗率降低1～2 g/(kW·h),并且缸内压力更高、循环变动更低,燃烧始点(AI05)和燃烧中心(AI50)提前2°～3°CA,但燃烧持续期整体长5°～7°CA．进一步分析发现,滚流进气道的性能优势在于可以实现更好的火花塞扫气,但滚流进气道加速燃烧的效果不明显,并且爆震倾向增加明显,这与其点火滞燃期短和设计滚流强度较弱有关．此外,滚流进气道循环变动低、燃烧稳定性好,这种特性使得滚流进气道对废气再循环(EGR)率的耐受度更高,对降低排气温度有利．     

四气门汽油机缸内滚流运动的LDA实验研究

为了研究丰田 8A汽油机缸内气流运动状况 ,将一台Cagiva3 5 0单缸四气门汽油机重新设计改造成为与之相近的且可以进行激光诊断测试的试验样机 ,选取二氧化钛为示踪粒子 ,采用激光多普勒测速法 (LDA)研究了该样机在进气和压缩冲程缸内流场的变化情况 .研究结果发现 ,滚流在进气过程中就开始形成 ,并在实验所能实测的曲轴转角范围内一直保持 ,接近上止点时旋涡虽严重畸变 ,但仍未破碎为小尺度的湍流 .     

滚流强度对LPG发动机混合气形成的影响

通过与实验结果比较,在验证了所提出解析方法可行性的基础上,采用计算机数值解析方法研究了两种不同进气阀升程曲线下,火花点火进气道LPG喷射发动机的缸内滚流强度和不同燃料喷射期时对分层混合气构造的影响.结果表明:滚流在压缩行程初期形成,在接近压缩过程上止点时,虽然燃烧室中心区域依然残存部分滚流,但其它区域滚流已经畸变、破碎成众多小尺度涡流.并且在较小的进气阀升程曲线下的进气过程形成的滚流强度也较大,此时冉配合在进气行程中后期喷射更容易形成分层混合气构造.     

4气门汽油机气道滚流比测试方法的试验研究

对汽油机缸内滚流直接测量方法的测试装置进行了可视化处理,在自主开发的气道稳流试验台上,通过PIV技术研究稳态滚流测试过程中流场的微观结构及其演化规律,阐明不同模拟缸套结构参数对气道滚流比影响规律.结果表明,不同结构参数的模拟缸套内流场结构在气门升程达到一定范围时都会发生变化,形成大尺度逆时针滚流,并且会导致缸内各测量截面滚流比曲线斜率增大.而缸内流场不同区域受缸套形状影响程度不同,出气口附近截面内滚流比受其影响最大,对于出气口直径为0.35倍缸径的模拟缸套,出口附近截面内滚流比出现非常高增幅的跃升,跃升后滚流比达到3.08.气道稳流试验模拟缸套内滚流比的变化规律从根本上受角动量守恒支配,缸套形状与滚流比产生增幅过高的跃升存在本质的联系.     

可变进气道发动机性能试验及分析研究

针对1台单缸电控4气门发动机进行了可变进气的改进设计,使发动机进气道的流量系数、涡流比、滚流比等流动特性,随着不同的运行工况而变化,从而达到优化发动机中低负荷性能的目的。对可变进气发动机进行的台架性能及排放试验结果表明:随着节气门开度从25%上升到75%,发动机功率提高了4.37%~2.56%,扭矩提高了4.21%~2.56%,燃油消耗率降低了4.89%~2.66%。在中低负荷时,可变进气可以优化发动机的动力和经济性能,但随着负荷的增大,改善的幅度减小。同时,可变进气可使HC、CO排放降低4%~9%,而NOx排放有所上升。     

汽油机进气道流动特性的研究

运用模拟软件针对4缸电控气道喷射汽油机的两种进气道方案分别进行了稳态模拟计算和瞬态模拟计算,通过对比分析两种结构气道的速度场、压力场、湍流场及滚流比的模拟结果,研究了两气道的流动特性差异。计算结果表明,方案二的气道结构在不同气门升程下均有较高的时流量系数,湍动能、进气压力和滚流比均较高,所以方案二是一种更优化的结构。