喷射持续期对大功率气体机影响规律分析

研究了大功率气体机采用进气道多点顺序喷射方式时,喷射持续期对缸内混合气形成及燃烧性能的影响规律。通过数值解析的方法研究了采用单管结构及双管结构进气对混合气形成过程的影响,在此基础上确定了采用双管结构喷射燃气。在发动机标定工况,保证其它条件一致的条件下,通过数值解析及燃烧测试分析的方法对比了5种不同喷射持续期对缸内混合气形成及循环变动率的影响规律。这5种喷射持续期的喷射起始时刻均为进气上止点后40°,此时排气门接近全关,不存在燃气直接进入排气管的情况;另外活塞运动速度快,进气具有较强的扰动能量,有助于促进燃气与空气的混合。数值解析及实验测试结果表明,对于研究用发动机在实验工况下,当喷射持续期从5 ms增加到10 ms时,由于能够充分利用进气扰动的能量改善混合气的形成,有效降低了循环变动率;随着喷射持续期的继续增加,当喷射持续期为12 ms或15 ms时,后期喷射的燃气由于此时进气流速降低无法进入缸内,部分燃气滞留进气道,减少了可燃混合气的燃气,形成的混合气偏稀,反而不利于缸内燃烧过程的进行。     

喷射角度对GDI混合气形成的影响研究

利用AVL-FIRE CFD软件,通过对某缸内直喷汽油机(GDI)的油气混合过程的数值模拟,研究了喷射角度对该GDI发动机混合气形成的影响。结果表明,当发动机转速为4500r/min,喷射角度为30°和60°时,气缸内都有混合气过浓或过稀的情况;喷射角度为45°时,气缸内混合气比较均匀,符合均质混合气的要求,所以,喷射角度为45°是最优方案。     

车用汽油机缸内直喷技术的研究现状与展望

从汽油机的混合气形成与调节、燃油喷射、燃烧系统3方面对车用汽油机缸内直接喷射技术的发展及新技术进行了概述。车用汽油机缸内直接喷射技术有很大的发展潜力，将得到更大发展并取代目前的进气道直接喷射方式。通过对排放、积炭、催化器及燃油喷射系统等问题的分析和探讨，提出了缸内直接喷射式汽油机进一步发展的方向和建议。     

喷油器参数对柴油机混合气形成和燃烧的影响-基于FIRE三维数值模拟

应用三维CFD软件AVL FIRE,对1台3105柴油机的喷雾与燃烧过程进行了数值模拟.通过缸内流场分析和浓度分析,研究了喷孔夹角、喷孔数对混合气形成和燃烧过程的影响.计算结果表明,喷孔夹角和喷孔数将影响到燃烧室内的气流运动、燃油的分布和混合,进而影响燃烧过程.     

燃烧室几何形状对柴油机燃烧过程影响的研究

为研究燃烧室几何形状对柴油机缸内混合气形成状况及燃烧质量的影响。应用CFD软件F ire对三种不同几何形状的燃烧室内的燃烧过程进行了数值模拟,并比较了燃烧室内速度场、燃油浓度场和温度场在不同曲轴转角时的分布情况。计算结果表明燃烧室几何形状会影响缸内的速度场和燃油分布,从而影响混合气的形成、燃烧的进行、温度场的分布和NO的生成。计算结果为柴油机的改进和优化提供了依据。     

双层喷孔喷油器喷油压力对增压柴油机排放影响的研究

双层喷孔喷油器能扩大喷油的空间分布范围,有利于混合气的形成.喷油压力作为此类喷油器的重要物理参数,强烈地影响着喷射燃油的雾化效果,进而对缸内燃油燃烧以及排放特性产生显著的影响.为此,利用三维CFD软件FIRE对一台带双层喷孔喷油器的增压式直喷柴油机进行了缸内燃烧和排放模拟计算;同时,分析研究了喷油压力对缸内三维流场、燃油蒸发、油滴滴径以及NOx和碳烟等的影响规律,并对模拟计算的示功图和排放结果进行了实验验证.计算结果表明,提高喷油压力能促进燃油的缸内蒸发,减小油滴的索特平均直径,提高缸内平均温度,使NOx排放升高而碳烟排放降低.实验结果证明了计算模型的可靠性.     

低压空气辅助缸内直喷汽油机工作过程仿真

对1.2L低压空气辅助缸内直喷汽油机进行了工作过程仿真研究.分析了进气道及缸内的工质流动,比较了不同喷油时刻燃烧室改进前后在压缩上止点前20°CA时的缸内混合气浓度分布状况,探讨了点火时刻对发动机燃烧过程的影响.结果表明:压缩上止点前20°CA时缸内混合气浓度分布的整体均匀度要好于原机,且当喷油时刻为420°CA和440°CA时均能在两个火花塞间隙处形成适合稳定点火的混合气浓度;随着点火时刻的提前,燃烧逐渐提前,缸内最大爆发压力及最大压力升高率增大;此外,随着点火时刻的推迟,火焰发展期逐渐缩短,而快速燃烧期则呈现出先缩短后增长的趋势.     

喷油器的维护

喷油器将喷油泵输送来的高压燃油喷射成较细的雾化颗粒,在燃烧室中与空气形成可燃混合气。喷油器工作不良,柴油就不能正常地完全燃烧,从而导致柴油机油耗上升,功率下降、缸内积碳增     

乙醇喷射定时对乙醇柴油双燃料发动机性能的影响

在具有双喷射系统的压燃式发动机中,用一个喷射系统喷射乙醇作为主燃料,另一个喷射柴油作为点火燃料,进行了不同乙醇喷射定时的性能试验和燃烧分析。结果表明,在上止点前21°CA喷射点火柴油时,乙醇可以先于柴油喷射,在上止点前25°CA喷射乙醇燃料时发动机的经济性能最佳,接近原柴油机水平,在上止点前29°CA左右喷射乙醇燃料时发动机具有较好的动力性;缸内的统计最大压力在小负荷时随着乙醇喷射定时提前而降低,在大负荷时随着乙醇喷射定时提前而提高;双燃料发动机的最大压力标准方差随着乙醇喷射定时提前而增大,并且工作循环的稳定性逐渐变差;当乙醇喷射定时在上止点前31°CA时双燃料发动机不能较好地稳定工作。     

LPG转子发动机缸内燃烧影响因素研究

建立了转子发动机的计算模型,结合自编程序在CFD软件上对转子发动机的燃烧过程进行了二维动态数值模拟,并利用实验结果进行了验证。在此基础上,计算得出缸内直喷LPG转子发动机燃烧演变过程,分析了喷嘴在3个不同位置时发动机的燃烧特性,由此确定了喷嘴安装的最佳位置,并进一步研究了该情况下喷油时刻和喷油持续期对转子发动机燃烧过程的影响。研究结果表明:在转速一定,给定喷射方向、喷射持续期和喷雾锥角时,发动机存在一个最佳喷射提前角,能使燃烧室内混合气分布合理,气缸压力峰值高,最大放热率和最大压力升高率高,燃烧持续时间短,发动机热效率高。当喷嘴位于长轴顶点时,燃烧稳定性和持续性都比其他两个位置更好,最佳喷射提前角对应的燃烧压力峰值最高;若在此最佳喷射提前角下,保持其他条件不变,改变其喷射持续期,会使最高燃烧压力和最大放热率出现一定的降低,但影响不大,其燃烧特性仍然比较理想,气缸压力峰值能达到6 MPa以上。     

柴油/乙醇燃料发动机缸内燃烧过程的数值模拟

为了研究柴油/乙醇燃料的缸内燃烧过程和污染物生成过程,采用正庚烷、多环芳香烃和NOX生成的化学反应动力学机理表征柴油燃料,柴油简化机理与乙醇简化机理对接后,与三维CFD软件-KIVA进行耦合计算.结果表明,模拟得到的缸内压力曲线与实验值吻合良好;乙醇较高的汽化潜热值使得缸内燃烧温度有所降低,可减少NOX排放;乙醇可以有效提高缸内油-气混合的均匀程度,其含氧特性增加了缸内的氧浓度,使碳烟粒子与氧的碰撞机会增大,抑制了碳烟形成.     

汽油-丁醇混合燃料在汽油机中燃烧的数值模拟研究

运用CFD软件模拟了汽油掺混丁醇后的燃烧过程。将丁醇按体积比10%、20%和30%与汽油掺混,研究了这3种混合燃料在不同当量比时缸内温度、缸内压力、放热率和NO排放的情况,并与汽油作了比较。结果表明:燃用B10和B20的发动机缸内温度和缸内压力值均较汽油增大,而B30与汽油的接近。在稀混合气区,混合燃料的放热率均较汽油高;在浓混合气区,混合燃料的放热率较汽油的低。B20和B30在各当量比时的NO排放均较汽油低,B10在稀混合气区低于汽油,在浓混合气区高于汽油。     

燃烧室形状对柴油机燃烧及排放影响的研究

为研究燃烧室几何形状对柴油机缸内燃烧过程及排放水平的影响,运用Fire软件对三种不同几何形状的燃烧室内的燃烧过程进行了三维数值模拟计算.计算结果表明,燃烧室的形状会影响缸内的速度场和混合气的形成,从而影响混合气的燃烧和NO、碳烟等排放物的生成,计算结果为柴油机的改进和优化提供了依据.     

发动机缸内空气运动的实验研究方法

各种不同发动机燃烧过程的品质均在不同程度上与空气、燃油和燃气的运动状态有关,燃烧过程将直接影响发动机的各种性能。发动机缸内空气运动情况对燃烧的质量又有着直接的影响,所以对发动机缸内流场速度分布进行深入的研究是非常必要的。为此,综述了研究发动机缸内空气运动的实验研究方法和数值模拟方法,并且给出了各种方法的应用范围、优缺点及应用前景;最后介绍了国内外缸内空气运动数值模拟的现状以及今后的发展趋势。     

乙醇与柴油混合燃料燃烧特性的试验研究

研究了柴油机燃用乙醇和柴油混合燃料的燃烧特性.试验结果表明:乙醇混合比例小于20％时,各种不同比例的混合燃料的缸内温度曲线、缸内压力曲线变化趋势相同;随着混合燃料中乙醇比例的增加,缸内最高燃烧压力增大,最高燃烧温度增大,最大压力升高率增加,放热率峰值增大且放热率曲线及峰值点依次滞后,滞燃期延长,燃烧持续期缩短.     

缸内直喷汽油机部分负荷燃烧特性试验

在一台2.0L缸内直喷汽油机(GDI)上研究了中低转速、部分负荷的燃烧特性,并分析了进气滚流及喷油定时对燃烧特性的影响.结果表明,在转速为1 000 r/min、平均有效压力为0.1 MPa工况时,加大进气滚流可增强缸内气流运动,提高混合气燃烧速度.而随着转速提高,滚流作用逐渐减弱,在转速为3 000 r/min、平均有效压力为0.3 MPa工况时,加大滚流会引起燃烧过程恶化;喷油定时对3 000 r/min工况下的混合气形成和燃烧稳定影响大于2 000 r/min工况,且不同工况点的喷油定时均存在最佳值,在300°CA ～ 320°CA BTDC之间.     

车用四气门汽油机工作过程三维动态模拟

针对2．4L车用汽油机的工作过程，采用RNG κ-ε湍流模型、Weller湍流燃烧模型和PISO算法并结合动网格技术，进行了缸内流场及燃烧过程三维动态模拟。计算过程中，将流场三维动态模拟的结果作为初场应用于燃烧三维动态模拟中，克服了凭经验给定初场时造成的误差，使燃烧模拟更接近于实际工作状态。研究发现，大角度蓬顶形燃烧室中形成的滚流在压缩过程后期并未破碎成紊流；通过合理设计气道及燃烧室结构，在保持滚流的状态下也可获得较高的湍流强度，组织较为完善的燃烧过程。试验结果表明气道和燃烧室结构调整后计算所得压力曲线与实测示功图有良好的一致性。     

乙醇/柴油混合燃料燃烧过程数值模拟

利用CFD分析软件AVL FIRE对高压共轨柴油机燃用柴油乙醇混合燃料的燃烧过程进行模拟,通过建立三维仿真模型研究发动机燃用不同掺比燃料的燃烧特性,并对模型的准确性进行了验证。计算了乙醇掺比对发动机燃烧过程中缸内压力、累积放热量及放热率等的影响;模拟出了不同配比混合燃料下高压共轨柴油机的各方面的性能。模拟结果得出:在中高负荷下,乙醇的低十六烷值、高汽化潜热值和含氧对发动机燃烧过程中的缸内压力和放热率的影响较大,发动机燃用E10具有最佳的动力性和经济性。     

进气相位对天然气转子发动机流场和燃烧过程的影响

转子发动机进气相位的改变不仅改变了进气效率,而且对缸内流场以及燃烧过程都产生很大的影响。基于FLUENT软件,通过编程实现了相应的三维动网格模型,添加了合适的湍流模型、燃烧模型、CHEMKIN化学反应机理,建立了基于化学反应动力学的三维动态数值模拟模型,并通过已有实验数据对比验证了模型的可靠性。在此基础上,对不同进气相位的周边进气天然气转子发动机的工作过程进行了数值模拟。计算结果表明:在进气持续期不变的情况下,随着进气开启角的提前,缸内涡团和旋流的强度、充量系数都不断增加,点火位置处的流场湍流度不断增加。火花塞点火后其附近的流场湍流度增加可以大幅度提高燃烧速率,但燃烧行程的整体燃烧速率不是一直随着进气开启角的提前而增大。相同进气持续期下,进气开启角为407°时,火焰传播速度最大,缸内示功图最好,同时NO生成量也最大。     

稀燃技术在车用内燃机上的应用研究

介绍了汽油机稀薄燃烧的进气道喷射稀燃系统、直接喷射稀燃系统和均质混合气压燃系统,分析了各稀燃系统的特点以及存在的问题,提出了在直接喷射稀燃系统的基础上实现均质混合气压燃燃烧是汽油机稀燃系统技术发展的方向。