四气门发动机可变进气结构的斜轴涡流特性

为了研究滑动式可变进气结构对缸内斜轴涡流特性的影响．利用稳流气道试验台对这种可变进气结构的涡流和滚流进行了实验，采用特定方法计算了可变进气结构的缸内斜轴涡流特性．研究表明，在这种可变进气结构作用下，缸内气体运动不再是单纯的涡流运动或滚流运动，而是斜轴涡流运动；并在一定进气门及进气道出口结构前提下，存在一个临界的气门升程；在临界气门升程以后，缸内开始形成较为稳定的斜轴涡流运动；这种可变进气结构可有效地调节斜轴涡流运动的组成．除具有纯滚流特点的S1阀片位置外，缸内气体斜轴涡流运动强度与单边气道截面被遮住的面积成正比．     

附加升程曲线对柴油机进气状态的影响

以自主研发的DK4A型柴油机可变气门系统为研究对象,利用数值模拟与试验相结合的方式,系统化研究附加升程峰值与原机气门升程峰值间隔角、附加升程高度和附加升程持续角对进气状态参数的影响.结果表明:峰值间隔角存在一个临界值,当峰值间隔角小于临界值时,峰值间隔角不影响发动机缸内气体状态参数;当峰值间隔角大于临界值时,进气门关闭角随着峰值间隔角的增大而延迟,进气总管气体质量流量越小,压缩上止点气体温度和压力越低;在附加升程高度不影响进气门关闭角的情况下,附加升程高度的增加能放大发动机缸内气体状态参数的变化率;当附加升程持续角影响进气门关闭角时,附加升程持续角越大进气门关闭角越延迟,发动机进气流量、压缩上止点温度和压力也随着附加升程持续角的增大而减小.     

附加升程参数耦合对柴油机进气状态参数的影响

为了研究进气门升程曲线在附加升程持续角与附加升程高度的耦合作用下对柴油机进气状态参数的影响。以1台DK4A轻型柴油机为基础搭建了热力学模型,以发动机转速n=2 800r/min,50%负荷(扭矩110N·m)工况下获得的试验数据为边界条件,在模型中导入呈不同升程趋势的进气门升程曲线(不同附加升程持续角和附加升程高度),利用数值模拟与试验相结合的方法,获得不同的进气状态参数(进气流量、缸内压缩上止点温度、缸内压缩上止点压力),系统分析附加升程持续角与附加升程高度的耦合作用对进气状态参数的影响,并探讨两者对进气状态参数影响权重的变化规律。研究结果表明:在附加升程高度与附加升程持续角的耦合作用对进气状态参数的影响关系中,单位附加升程持续角的影响权重大于单位附加升程高度的影响权重;在k倍单位附加升程高度对应的进气状态参数变化率与单位附加升程持续角对应的进气状态参数变化率等量影响权重关系中,当进气状态参数变化率为定值时,随着k值增加,等量影响权重关系曲线往附加升程高度与附加升程持续角均增大的方向移动,与此同时,在附加升程高度和附加升程持续角越大的区域,k倍单位附加升程高度对进气状态参数变化率的影响权重大于单位附加升程持续角的影响权重。     

直喷式柴油机缸内涡流、挤流和湍流的数值研究

用二维数值分析方法研究直喷式柴油机燃烧室内气流运动的规律，着重研究压缩 行程期间缸内涡流、挤流和湍流的演变规律及三者之间的相互作用。计算基于任意拉 格朗日－欧拉法．采用ｋ－ε双方程湍流模型。对两个典型燃烧室的计算表明：无涡流 时，接近上死点时缸内流场主要受挤流控制；随着挤压面积的增大，挤流．涡流和湍 流都同时增强；涡流会使流场大大复杂化，而且随涡流的强弱不同，燃烧室内形成不 同的流动图案；初始涡流是缸内湍流生成的重要因素，挤流对此也有一定贡献。     

新型发动机连续可变气门装置原理及分析

为了适应发动机不同工况对进气系统的要求,提出一种新型连续可变气门装置的原理及实现方法.新装置以液压作为驱动进气门运动的动力,其特色在于采用可控转角的调相凸轮调控进气门的相位、采用可控升程的气门升程调节器调控进气门的升程,据此实现发动机配气相位及气门升程的连续无级可变.对一台采纳新型配气机构的摩托车发动机进行了数学建模及仿真分析,结果表明:发动机进气迟闭角(IVC)的调节范围可达16～44℃A,进气早开角(IvO)的调节范围可达8～14℃A,进气门升程h调节范围可达0～7.825 mm,由此将配气机构的最佳适应范围拓宽至常用工况区域,从而有利于改善摩托车在中小负荷和中低转速区的性能,并为研制无节气门汽油机奠定了设计基础.     

“柴油机缸内气体运动的实验研究”成果通过鉴定

我校船舶和海洋工程系内燃机教研室吴承雄副教授等六人科研组,承担湖北省自然科学基金资助的“柴油机缸内气体运动的实验研究”项目,1992年8月26日在湖北省科委主持下通过了技术鉴定.本项目采用先进的激光测速技术测量了多种活塞顶燃烧室的缸内紊流场,得到不同燃烧室结构缸内切向平均速度和轴向平均速度,紊流强度的定量分布,进气和压缩过程中缸内紊流的形成、发展和衰减的变化规律,以及发动机转速对缸内紊流场和挤流的影响.并根据大量的实测数据,认真分析了不同燃烧室形状和结构,燃烧室偏心,进气门偏置,活塞运动的规律对缸内旋流、绕水平轴的滚流以及紊流强度分布及变化特点的影响.参加鉴定的同行专家一致认为,本项目取得的这一研究成果,目前在国内柴油机缸内流动的实验研究中处于领先水平.     

直喷式柴油机缸内气体流动的研究

内燃机气缸内的气体流动,尤其是进气门关闭后至压缩上止点前缸内气流的涡流及紊流状态对发动机的油、气混合有着重大的影响。本文根据螺旋进气道的稳流试验结果建立了计算缸内气体涡流的数学模型,并且利用热线风速仪来测量缸内的涡流的大小及紊流参数。计算结果与实测有较好的一致趋势。紊流参数的研究为发动机的供油系统匹配提供了较好的依据。     

进气道结构对混动发动机滚流和燃烧影响

以某1.5L混合动力增压直喷汽油机为研究对象,利用稳态气道试验台架和三维仿真工具,研究了不同结构进气道对缸内稳态、瞬态滚流强度和燃烧性能的影响.研究中设计了4款不同滚流比进气道,对不同方案进行了稳态气道芯盒吹风试验,并将试验结果与三维仿真分析结果进行对比;利用三维仿真软件计算了不同进气时刻缸内瞬态滚流比、瞬态湍动能、缸...     

旋转叶轮式内燃机内部流动初步分析

为对旋转叶轮式内燃机内部流动进行分析,在额定转速下,对旋转叶轮式内燃机的排气、进气以及压缩过程进行数值模拟,探究进气参数变化对燃烧室冷态流场的影响.对旋转叶轮式内燃机工作过程的分析发现:在进排气过程中,燃烧室内存在涡流,气体流动复杂,平均压强先减小后增大.在压缩过程中,燃烧室内平均压强逐渐升高,气体流动稳定.对于进气角度来说,进气角为0°时,利于进排气过程进行.进气温度和进气压力越大,燃烧室内气体运动越复杂.     

具有ω型燃烧室的缸内流动特性的研究

用PDA对活塞顶具有ω型燃烧室的缸内二维紊流场进行了测量,讨论了气门偏置、燃烧室偏心、挤流以及活塞运动速度对平均速度和紊流强度的影响,结果表明:在进气过程中缸内气流是翻滚式的流动,而在压缩过程中则是朝向燃烧室的汇合流动.     

四气门火花点火式发动机缸内的空气运动

在倒拖工况下对四气门火花点火式发动机缸内空气运动进行了实验研究和分析,采用加长活塞结构及透明活塞顶,利用激光多普勒测速仪（ＬＤＡ）,分别对气缸轴线上、燃烧室内和气缸上部两个平面上的速度进行了测量,结果表明：在进气过程中,抿内产生了双涡结构;在压缩过程初期,由于从进气门流向排气门侧的滚动涡旋逐渐增强,而另一侧的反向涡旋逐渐减弱,形成了单一大尺度的滚动涡流;在压缩过程中后期,滚流经历了加强、衰减、变形     

波动压力下汽油机缸内流场的瞬态数值模拟

在试验的基础上运用瞬态数值模拟方法,以四气门汽油机进气过程为例,对均值压力边界和瞬态波动压力边界下的进气过程进行了模拟计算及比较,结果表明进气压力波动对缸内的宏观气流运动影响较大,加强了缸内滚流运动强度的波动.而对缸内宏观热物性参量的影响较小,这些参量在压力波动的过程中没有出现大幅波动.     

四气门直喷式柴油机进气过程缸内流场的模拟研究

利用缸内三维流场测量装置,运用热线风速仪在稳流模拟试验台上研究了四气门直喷式柴油机进气过程的缸内流场特性,并与两气门直喷式柴油机进行了比较,揭示了四气门直喷式柴油进气涡流的形成过程及气门开度对其影响的变化规律。两气门直喷式柴油机进行涡流主要由进气门轴线至气缸轴线附近的强气流产生,缸内主涡流出现在进气门下方,副涡流较弱;四气门直喷式柴油机的进气涡流主要由气缸周边处的强气流产生,缸内主涡流出现在两进气     

四气门柴油机两进气道的相互干扰——对缸内涡流的影响

利用测得的四气门柴油机气门口三维流场,分析了进气门出口流场产生的缸内空气动量矩流率,揭示了四气门柴油机两进气道的相互干扰对缸内空气动量矩流率影响的变化规律,四气门装油机两进气道相互干扰,对缸内空气动量矩流率产生较大影响,相互干扰的程度取决于各气道的自身结构,两气道之间的相互位置及气门开度。     

增压汽油机面向控制的充量模型及其数值标定

缸内进气量作为电控系统喷油和空燃比前馈控制的基础，对扭矩控制和排放性能至关重要。为了更简便、准确地估算缸内进气量，提出一种面向控制的充量模型，并基于Simulink软件完成该模型的搭建。引入GT-POWER仿真工具辅助标定，完成对充量模型中进气道传热因子、缸内驻留废气关键参数和气门实际流通面积的标定。最后将充量模型计算结果分别与仿真结果及台架试验结果验证对比，提出的充量模型稳态进气量的计算误差均在5%以内，表明提出的充量模型为发动机系统控制提供了一种较为可行的方法。     

增压状态下汽油机进气道性能评价及流通特性分析

针对某增压汽油机开发过程中进气道性能评价问题,建立了三维稳态及瞬态仿真模型,研究了增压状态下进气道无量纲流量系数、总体流量、缸内流动及喉口流速的变化规律．结果表明：随着进气压差的增大,气道无量纲流量系数明显降低,最大降幅达11％,但总体流量仍呈增长趋势;增压以后,气流速度大幅提升,大气门升程下,气门阀座处产生分离涡旋运动,加剧缸内扰动,有利于加快燃烧速度,降低爆震倾向;同时,气道流通截面流速增大,最高进气马赫数为0．46,处于安全范围．综合各项数据,判定该气道性能满足增压机型需求．     

Atkinson循环汽油机小负荷燃油经济性优化

为优化汽油机小负荷区域燃油经济性,通过分析进气相位对汽油机小负荷工况燃油经济性影响规律。调整进气正时参数,推迟进气晚关角,优化进气门开启持续期,实现Atkinson循环发动机耗油率的下降。研究结果表明:采用Atkinson循环的发动机,在膨胀比增加的基础上,配合VVT及进气门开启持续期的调整,可以提升燃油经济性并降低泵气损失。提高几何压缩比由10.5增加到12.0,配合调整VVT和进气门开启持续期,利用曲柄连杆运动规律控制有效压缩比到10.7。选择进气门晚关角为下止点后100 CA、进气门开启持续期为270 CA时燃油经济性达到最优,对比原发动机性能效果改善17.96%,同时泵气损失降低13.96%。因此该优化方案为发动机油耗的改善,提供了一种有效的参考。     

自由活塞式柴油机缸内流动过程研究

基于活塞运动规律对缸内流动过程的意义,采用等效转速变换法分析压燃式自由活塞内燃发电动力系统活塞运动特点,通过理论计算及三维数值仿真研究了活塞运动对缸内流动影响。CFD仿真的结果与理论计算结果基本一致。研究表明:与传统机型相比,自由活塞机型在上下止点附近的等效转速较高,中途位置相对较低。这导致其挤流与逆挤流峰值偏高,持续时间较短,二者平均湍动能曲线存在一定差异。