膜法富氧进气降低点燃式发动机冷起动排放

研究了富氧进气对火花点火发动机冷起动排放的影响.试验在一台四行程、空冷125 mL单缸电控喷射火花点火LPG发动机上进行.试验中分别为发动机供应φO2=21%,23%,25%的进气,实时测量发动机冷起动阶段最初60 s内过量空气系数λ及HC、CO和NOx的排放.试验结果表明,发动机采用富氧进气后,HC和CO的排放量显著降低.与φO2=21%氧浓度进气比较,φO2=23%进气时,冷起动最初60 s内HC与CO排放累计量分别降低46%和54%;φO2=25%进气时,分别降低65%和80%.当进气φO2由23%提高到25%后,HC和CO排放减少量不多,仅为36%和26%,而NOx排放增加明显.因此,使用富氧进气降低冷起动排放时,φO2控制在23%左右为宜.     

客车动力系统匹配设计的改进

正为进一步提高安凯客车市场竞争力,实现动力系统匹配模式创新,优化发动机系统,提高整车动力性、经济性及平顺性,达到综合油耗降低5%以上的目标,科研项目组针对整车动力匹配进行了讨论、分析,并通过仿真计算选择了匹配设计方案,优化动力匹配、增大低速扭矩、改进进气系统及冷却系统、采用最新的电控程序以及加工工艺,完成了样车安装及试验测试。一、动力系统的匹配计算和选择根据《汽车加速性能实验方法》、《汽车最低稳定车速实验方     

两个腔室谐振箱在汽车进气系统降噪中的应用

某中高级轿车加速过程中,当发动机转速为2410rpm及3650rpm时存在明显噪声峰值,试验分析确认主要为发动机进气噪声.为降低该噪声,确定采用增加赫姆霍兹消声器的方法优化进气系统.赫姆霍兹消声器是汽车进气系统中常用的消声元件,通常情况下,消除多个频段的噪声峰值需要设计多个谐振箱,不利于布置空间要求及成本的控制.本文利用两个腔室谐振箱的消声原理,通过LMS Virtual.lab对进气系统进行传递损失分析,针对噪声峰值对应的频率,将原有进气系统谐振箱隔成一大一小两个腔室,达到了消除指定频段噪声的目的,并通过了试验验证.     

垃圾土气体渗透特性试验研究

为研究垃圾土的气体渗透特性,自主研制了垃圾土气体渗透特性试验装置,开展了人工配制垃圾土试样的室内试验,分析了气体压缩性、进气端压力、压缩位移等因素对气体渗透特性的影响。试验研究结果表明:考虑气体压缩性测得的气体渗透率比不考虑气体压缩性的数值略大;垃圾土中气体渗透不存在启动压力平方差梯度和临界流速;建议在开展垃圾土室内气体渗透性试验时进气端压力取值为3 kPa;随着压缩位移的增大,垃圾土试样的孔隙度和气体渗透率都不断减小,试样气体渗透率的范围为10~(-13) m~2～10~(-12) m~2,孔隙度在0.3～0.57。研究成果丰富了垃圾土气体渗透特性研究的试验设备,可为后续开展填埋气体迁移规律和收集利用方面的研究提供支撑。     

考虑进气冷却效应的活塞低周疲劳寿命预测

针对进气过程中活塞顶面温度分布不均匀,会对活塞疲劳寿命计算产生影响的问题,采用燃烧模拟和有限元方法,结合材料试验,进行了活塞低周疲劳寿命预测。首先,通过CFD仿真,获取了考虑进气冷却效应的燃烧室温度分布,有限元仿真计算了活塞温度和应变;然后,进行了573 K下的活塞材料拉伸试验和疲劳试验,获取了活塞材料力学参数并推导出活塞疲劳寿命预测模型;最后,结合活塞应变和疲劳寿命预测模型,对比分析了进气冷却效应对活塞低周疲劳寿命的影响。研究结果表明:考虑进气冷却的燃烧室,燃气温度分布不对称,进排气侧的温差达到了75 K左右;活塞应变较大的位置主要集中在活塞凹坑底部、冷却油腔内部、环岸内部和活塞销孔上半部;考虑进气冷却效应导致活塞最大应变值上升了0.425%,低周疲劳寿命降低了13.8%。     

双工况燃机进气冷却测控系统设计

为了提高燃机在酷热夏季的出力,研发了具有双工况工作模式的进气冷却系统.该系统利用烟气余热作为动力,不仅在夏天制冷工况下能对燃机进气进行充分冷却,有效提高燃机效率;而且在冬天低压加热工况下驱动低压加热器产生热水,提升余热锅炉的给水温度,以提高汽轮机的功率.该系统的测控系统基于DCS框架构建,并根据实际情况简化为两层结构:集中控制层和过程控制层.上位监控软件用DELPHI软件自主开发,通过自主开发的OPC控件,实现了对下位PLC控制器的实时读写操作.使用结果表明,该套测控软件不仅界面美观,操作方便,而且对数据处理具有独到的优越性.     

发动机进气控制系统研究

基于发动机平均值模型理论构建了进气系统仿真模型,并在enDYNA高仿真模型上验证了该模型的准确性。为了解决发动机传统控制系统不能很好协调各种互相冲突的扭矩需求问题,以扭矩需求为中心,以进入气缸的气体流量的精确控制为目的,提出了进气流量的控制方案,并将方案中的非线性因素容积效率采用Map的形式处理,将电子节气门的非线性因素直接建立到仿真模型中。设计了节气门模糊自适应PID跟踪控制器,并在构建的发动机平均值模型上验证了控制器的控制效果,最终实现了进气流量的精确控制。     

配气相位和废气再循环对Atkinson循环发动机泵气损失影响及优化

为降低Atkinson循环汽油机泵气功产生的能量损失,采用一台1.0L自然吸气Atkinson循环汽油机一维热力学模型进行计算研究,依次分析了进排气相位和废气再循环(EGR)对泵气损失的影响,在典型小负荷区,推迟进气晚关角(IVC)可以增加进气歧管内压力,降低泵气损失,但当进气早开角在上止点后推迟过大,导致活塞在封闭系统中膨胀负功逐渐增加,泵气损失反而增加,因此可以通过推迟排气晚关角(EVC)来增加气门重叠期,减少活塞在封闭系统中做的膨胀负功;提前排气晚关角,利用活塞在封闭系统中压缩功抵消膨胀功,减少泵气负功。研究发现:当进气晚关角推迟到101°时,泵气损失压力降低到-64.7kPa;推迟排气晚关角到55°,泵气损失压力可以降低到-52.6kPa,同时提前排气晚关角到-45°,可以减少泵气损失压力到-30.4kPa。在保证稳定燃烧的前提下控制EGR阀来调节EGR率,在大负荷时,泵气损失减小收益来自于进气压力的增加和排气压力的降低,随EGR率的增加,泵气损失最多可减少18.8%;在小负荷时,泵气损失减小收益主要来自于进气压力的增加,随EGR率的增加,泵气损失最多可减少14.8%。     

降雨条件下土坡三相流耦合模型验证与分析

基于非饱和土力学的基本理论,建立了考虑孔隙介质可压缩性的二维非饱和土坡固-液-气三相耦合控制方程,利用COMSOL multiphysics软件的PDE平台,将所建立的耦合控制方程的数值模拟结果与经典Liakopoulos砂柱排水的试验结果进行比较,验证了所建立的三相耦合控制方程的正确性,并讨论不同因素对渗流场和位移场的影响.模拟结果表明:渗透率k_s对降雨渗流过程的推进起阻滞作用,同时延缓了非饱和土坡的变形,但影响较弱.进气值系数对非饱和土坡变形沉降的过程有一定影响,但总体影响也较弱.     

畸变进气对对旋风机单级运行内流特性及性能的影响

为对压入式矿用对旋风机在畸变进气条件下单级运行方案的合理选择提供理论依据,采用SST k-ω湍流模型对风机前级和后级叶轮单独运行情况下的内部流场进行非定常数值模拟,分析了均匀和畸变两种进气条件下单级叶轮运行时的内流特性,对比了全压和全压效率等风机性能参数。结果表明：当前级叶轮单级运行时,畸变进气对流动的影响集中在前级叶轮上游区域,前级叶轮出口直至扩散器区域内流动扰动较小;后级叶轮单级运行时,畸变进气加剧了前级叶轮作为前导叶对后级叶轮区域内流动产生的不利影响,两级叶轮内熵损失较均匀进气条件显著增大,扩散器内的湍流程度加剧。与后级叶轮单级运行相比,前级叶轮单级运行受畸变进气影响而导致的流动损失较小,全压效率提高约11%。