蒸汽辅助涡轮对增压汽油机瞬态响应特性影响的模拟

为改善废气涡轮增压汽油机加速工况时的瞬态响应特性,提出了蒸汽辅助涡轮增压的方法.基于一款废气涡轮增压汽油机,采用GT-Power软件分别建立并标定了蒸汽辅助涡轮增压与废气涡轮增压的仿真模型.针对该汽油机的常用转速2000r/min,研究了各种蒸汽参数对增压系统及汽油机性能的影响.结果表明,在2000r/min时的加速工况,蒸汽辅助涡轮能使汽油机加速迟滞时间缩短48.0%,加速扭矩提升9.7%.因此,蒸汽辅助涡轮能有效改善增压汽油机的加速性和动力性.     

内燃机的排气能量流特性

为高效回收利用内燃机排气能量,实现内燃机节能减排,采用试验和模拟仿真相结合的方法对1台乘用车汽油机的排气能量流特性进行研究.首先根据实验数据建立并标定计算模型,通过全工况模拟计算提取排气数据并进行分析,得出排气能量流随工况的变化关系.在此基础上将排气能量分解为余压能、余动能和余热能并得出其能量密度的三维分布图,结合排气压力波、速度和温度研究得出这3种形式能量的脉动特性.研究结果表明:高速高负荷时排气能量有更强的回收潜力;排气能量的主要表现形式是余热能,其次是余压能,余动能通常可以忽略;余压能和余动能的脉动性较大,余热能脉动性较小.研究结果为排气能量回收方式的选择提供了理论依据.     

传统汽油机改进成混合动力Atkinson循环专用发动机的节油效果

基于传统汽油机的实测数据建立GT-POWER模型;分析改进成Atkinson循环发动机的节油潜力及爆震指数。先选择3种方案并利用GT-POWER模型对部分负荷与万有特性对Atkinson循环进行计算,3种方案分别为:(1)只用可变气阀正时(VVT)技术推迟进气阀关闭时刻;(2)增加凸轮型线包角并用VVT技术推迟进气阀关闭时刻,(3)在第二方案上将压缩比由10增加到12。计算结果表明:方案三节油效果明显,在5个典型工况及全转速范围上中小负荷节油率达7%以上。再分析推迟排气阀开启时刻对实现部分负荷节油基本没有应用价值;传统汽油机改进成Atkinson循环发动机的最佳方案为增加进气凸轮型线包角使进气持续期为350o,用VVT技术推迟进气阀关闭时刻来调节负荷,再将压缩比由10增加到12,而排气凸轮型线及相位不变。     

燃料电池离心式空压机性能衰减特性试验研究

为了获取燃料电池空压机性能衰减特性、提高其使用寿命,针对一款自主开发的燃料电池空压机开展了耐久性试验研究.结合燃料电池汽车实际道路循环工况特征,构建了一种接近真实道路循环工况的空压机寿命测试工况,并开展了4 000 h的空压机耐久性试验,采集了不同磨合时间段的空压机性能与运行参数.通过耐久试验数据分析,明确了空压机性能衰减规律及其影响因素.除磨合时间外,空压机性能衰减主要受转速和压力的影响,其中压力衰减随转速增加而增大,衰减速度随磨合时间增加先快后慢;空气流量衰减对转速和压力均很敏感,衰减速度随磨合时间基本保持不变.磨合4 000 h后,在额定工况下空压机的出口压力和空气流量衰减最大分别达到7.5%和29.7%.     

柴油-丁醇复合喷油燃烧模式的排放研究

在试验柴油机上进行了柴油缸内直喷结合丁醇气道喷射的复合喷油燃烧试验,分别研究了转速1 400 r/min和1 900 r/min、平均指示压力0.5 MPa和1.0 MPa 4个工况下丁醇气道喷射比例对复合喷油燃烧排放特性的影响.结果表明,丁醇比例是柴油-丁醇复合喷油燃烧过程的重要控制参数.随丁醇比例的增大,碳烟排放降低,氮氧化物排放轻微增加,HC和CO排放显著增加.与柴油-丁醇混合燃料直喷燃烧模式相比,相对低的指示热效率和高的HC排放是柴油-丁醇复合喷油燃烧面临的主要问题,因而需要对丁醇气道喷射策略进行进一步的优化.     

某缸盖热机疲劳分析

利用AVL-Fire对缸内工作过程和水套进行CFD分析,得到缸内及水套壁面的热边界条件,通过有限元技术把对流热边界耦合至固体传热的计算中,达到共轭传热的目的.分别完成了机械载荷和温度载荷下的缸盖应力计算,结合经过温度修正的材料特性,计算得到疲劳安全因子分布.分析结果表明:对于缸盖疲劳而言,热载荷贡献明显大于机械载荷;缸盖设计满足使用要求.     

基于实测数据的汽油机无进气节流损失的节油潜力研究

对比Otto循环与Atkinson循环,从理论上分析了后者在无节气门节流损失时发动机的节油潜力及原因,提出评定节油率的相关参数为泵气损失能耗比与泵气损失消除率;推导出节油率的计算公式;进行发动机台架试验,测量计算节油率所需要的相关参数.基于理论推导与实测数据计算得到发动机万有特性上Atkinson循环的节油潜力MAP图,并对其进行评定,得出节油效果好、实际应用性强的发动机工况区域.结果表明:当转速不超过3 000 r/min和平均有效压力不超过0.3 MPa时,节油率都在14％以上.     

汽车发动机舱散热性能实验及数值研究

针对后置式汽车发动机舱过热问题,以某混合动力汽车为研究对象,运用3D/1D数值耦合方法,建立了发动机舱散热系统的耦合计算数值模型.通过耦合数值计算,对不同环境温度和车速条件下的机舱发动机部件表面对流换热系数、机舱空间流量系数进行了研究,总结了对流换热系数、流量系数的一般性规律,并拟合了相应的经验关系式,为发动机冷却系统一维模型以及发动机舱的设计研究提供了参数依据和理论基础.同时通过对机舱热流场分析,发现不同的机舱布置形式下,对流换热系数和机舱流场有明显影响.     

改善增压天然气发动机排放特性的途径

通过试验研究增压稀薄燃烧天然气发动机的排放特性,以及排气温度受过量空气系数λ的影响,研究结果表明:随着过量空气系数的增大,NOx与CO和HC的排放量变化趋势相反;压缩天然气发动机采用稀薄燃烧(λ＞1.0)技术的源排放能达到国Ⅲ标准,在加装普通三效催化转化器(TWC)后,其排放也只能达到国Ⅲ标准.原因是普通三效催化转化器只有在λ≈1.0时,其转化效率最高;米勒循环发动机的膨胀比大于压缩比,这有利于降低排气温度和提高热效率.因此,本文提出天然气发动机达到国Ⅳ排放标准一种新的技术路线:基于当量比燃烧(λ=1.0)的米勒循环技术,通过连续可变气门正时(CVVT)机构来调节气阀的开启和关闭时刻.采用该技术可以适当地增大发动机的压缩比,从而保证发动机的动力性和提高热效率,又可有效地降低排气温度,实现当量比燃烧,极大地提高了排放污染物在三效催化转化器中的转化效率,使天然气发动机排放达到国Ⅳ排放标准.     

喷射策略对乙醇-汽油发动机燃烧和排放的影响

为改善乙醇-汽油发动机的燃烧和排放性能,针对一台乙醇-汽油发动机开展了典型工况下不同喷射策略的试验,对比分析了各种喷射策略和乙醇比例对发动机燃烧和排放的影响. 结果表明,燃油消耗率（Brake Specific Fuel Consumption, BSFC）随加权喷射正时中心（TCOI）提前呈现先下降而后趋于稳定,随喷射次数增加而下降. 相比单次喷射,多次喷射使BSFC最大减少7%,一氧化碳和碳氢化合物排放明显降低,但会导致氮氧化物排放略有上升（远小于TCOI的影响）. 汽油掺混乙醇后,燃烧持续期变长,但由于点火正时和燃烧重心提前使发动机热效率明显提升. 增大TCOI和乙醇比例均可降低一氧化碳体积分数,最大降幅达15%. 乙醇比例对碳氢化合物和氮氧化物的影响取决于TCOI. TCOI能很好地表征喷油特性,对排放影响比乙醇比例和喷射次数的影响均大. 选取合适的喷射次数、乙醇比例和TCOI可显著提高发动机热效率并减少排放.