HCCI汽油机缸内热力学状态的影响因素

缸内热力学状态对汽油机HCCI着火及燃烧过程有着决定性的影响本文在全可变气门机构单缸试验发动机上,系统研究了残余废气率、有效压缩比、空燃比、进气温度、冷却水温、进气流态以及发动机转速等参数对缸内热力学状态的影响规律．研究发现,在较大区域改变内部残余废气率时,HCCI燃烧存在热状态自稳定效应．内部残余废气、冷却水温、进气温度、空燃比、有效压缩比都可以作为控制HCCI燃烧缸内热力学状态的参数．通过对内部残余废气率、有效压缩比以及空燃比的协同管理,可以实现对缸热力学状态的快速管理,进而实现对汽油机HCCI燃烧相位的控制．     

喷油时刻对缸内直喷汽油机性能的影响

通过对某涡轮增压缸内直喷汽油机缸内流动、混合气形成及燃烧过程的数值模拟,并借助发动机台架试验中获得的油耗、排放及燃烧数据,研究了喷油开始时刻对发动机性能的影响.结果显示,对于5 000r.min-1工况,喷油开始时刻为400°曲轴转角是混合气雾化混合的最佳方案,此时混合气分布比较均匀且点火时刻火花塞附近具有较高的湍动能,10%～90%燃烧持续期最短且HC排放较低,从而使其具有最佳的燃油经济性与燃烧稳定性.而2 000r.min-1工况的最佳喷油开始时刻推迟了30°曲轴转角.喷油提前,壁面油膜量增加,混合气当量比下降及火花塞附近较低的湍动能使得燃烧速率降低,因此HC排放、燃油经济性及燃烧稳定性均会变差.同样的情况也出现在推迟喷油中,由于混合不充分使得点火时刻混合气均匀度下降,从而使发动机性能恶化.     

缸内残余废气系数对汽油机性能的影响及测试方法研究

为研究缸内残余废气对汽油机性能及排放的影响,在1台单缸机上进行排气再循环(exhaust gas recirculation,EGR)扫描试验。为降低残余废气系数、测试成本并简化计算流程,提出1种两稳态传感器测量方法并推导简化数模。采用2个稳态压力传感器测取进气和排气压力,与气门开闭时刻、转速、预存的气门升程、气道流量系数联立求解得到残余废气系数。在1台先进乘用车汽油机上进行试验验证。研究结果表明:残余废气的热容及充量稀释作用降低了燃烧温度,减缓了燃烧速率,使10%～90%燃烧持续期和点火至50%燃烧位置点持续期明显延长;残余废气加热效应促进燃油雾化混合,热容作用降低了燃烧温度从而减少了散热损失,因此,高压循环指示热效率先略微增加,随后由于燃烧燃烧性能下降而迅速降低;残余废气可有效抑制NOX生成,但废气过多会导致HC和CO排放增加;本方法具有较高的预测精度,与三动态传感器方法相比,此方法可大大降低传感器成本,具有工程应用价值。     

喷油时刻对高速缸内直喷汽油机性能的影响

汽油缸内直喷（gasoline direct injection, GDI ）技术有利于发动机的进气过程,表现出较好的NOx 排放和燃油经济性,被广泛运用于乘用车领域。喷油起始时刻（start of injection, SOI ）严重影响着缸内油气混合的均匀性,进而对发动机的燃烧和排放性能产生影响。本文通过Converge软件对某款高速GDI发动机进行仿真分析,研究不同SOI条件下发动机的性能变化。研究结果表明：发动机高速运行时,在缸内气流和燃油束气流的共同作用下,缸内左侧形成强滚流团,混合油气向进气侧方向聚集。随SOI延后,喷雾撞壁时刻推迟,燃油在缸内的破碎效果得到加强,但不利于顶面油膜蒸发,火花塞处形成不同浓度的混合油气。对比发现400° CA为最佳喷油时刻,此时缸内油气混合均匀性最好,燃烧重心提前,缸内最大爆压达到10.5 MPa,动力性能和燃油经济性得到提升;燃油的充分燃烧以及缸内燃烧温度的增加使CO和THC排放减少,但NOx排放有所增加。     

混合气浓度对缸内直喷汽油机微粒生成过程影响研究

通过对某475GDI发动机进行数学建模和仿真计算,分析不同混合气浓度对微粒生成过程的影响规律。结果表明随着过量空气系数的逐渐增大,也就是混合气逐渐变稀,微粒质量分数和数量浓度逐渐降低,缸内燃烧温度逐渐降低,缸内平均压力呈现先增加后减小的趋势,并且缸内的燃烧过程迟后。无论混合气浓度如何变化,高浓度混合气区域主要集中在燃烧室左右两侧靠近壁面的位置,也正是燃烧室形状最复杂、缸内气体流动状态最差的区域,易于产生微粒。     

缸内直喷汽油机喷嘴内流动影响参数分析

为了研究缸内直喷汽油机喷油嘴内流动特性及影响喷孔出口流动参数的因素,建立了欧拉多流体模型对喷嘴内流动进行模拟计算,并对所建模型进行了验证.分析了不同介质和不同喷嘴进出口压差下喷孔内流动特征及影响喷孔出口截面流动参数的因素.结果表明:气泡数密度增大则空穴程度增大,但当气泡数密度大于一定值时,空穴流动趋于稳定;随着空穴程度的增大,喷孔出口截面平均速度增大,平均湍动能减小;喷嘴进出口压差的增大,有利于空穴的发生;喷嘴内湍动和气泡与流动介质间相对运动产生的压力波动,有利于喷嘴内空穴发生;在较高的喷嘴进出口压差的情况下,局部湍动对喷孔出口截面的湍动能影响不可忽略;喷孔内流量系数主要受空穴程度影响.     

点火能量对157FMI汽油机缸内直喷燃烧性能影响研究

以157FMI汽油机由进气道喷射改为缸内直喷过程中的技改关键技术之点火能量为切入点,以火花塞关于气缸轴线对称的位置为喷油器喷射点,90°CA BTDC开始喷油,喷油持续期为20°CA,分别选取点火能量30,40,50,60和70 mJ展开点火能量对其燃烧特性的影响研究.结果表明:当点火能量由30 mJ增加至70 mJ时...     

汽油机缸内直喷技术的探索与研究

汽油机采用缸内直喷技术主要达到两个目标：一是大幅度改善汽油机的燃油经济性;二是控制排放,主要是NOx、未燃HC和少量的未燃颗粒物的排放。采用缸内直喷技术把汽油直接喷射到气缸中,可以精确控制空燃比,并在混合气形成的组织上具有更大的灵活性,可实现汽油机的燃油经济性和动力性能的大大提升。通过采用合适的燃烧模式和排放后处理技术,使排放特性也会得到大幅度改善。     

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．     

基于试验和数值模拟耦合计算的汽油机缸内RGF检测方法对比及分析

为了实现发动机的精准控制,需要对缸内状态参数进行准确而实时检测。基于一维气体动力学方程,建立相应的物理计算模型,再通过检测的进排气和缸内信号数据,实时耦合到计算模型中,最后得到缸内状态参数;在三传感器法(3PA法)基础上,提出简化的检测方法,即两传感器-动态排气法(2PA-e法)、两传感器-动态进气法(2PA-i法)和单传感器法(1PA法),并分别采用这4种方法对1台增压直喷发动机缸内残余废气系数(RGF)进行检测和分析。研究结果表明:所提出的3种方法与3PA法相比计算精算都有所下降,但变化趋势一致;2PA-e法与3PA法精度接近,其计算精度比2PA-i法和1PA法的高;当转速为2 000 r/min时,2PA-e法检测精度与3PA法检测精度相比较,最大降幅为4.42%;当转速为4 000 r/min时,2PA-e法检测精度与3PA法检测精度相比较,最大降幅为6.32%;在过渡工况时,3种方法的精度下降幅度都不大,2PA-e法与3PA法的精度具有较好的吻合性;2PA-e法、2PA-i法和1PA法这3种方法精度下降是因为检测方法不同,导致在气阀处叠加形成的压力波幅值差异,进而影响进排气压差,最后影响进气开始时进气阀倒流的废气量。在实际应用中,可根据检测条件、速度和精度要求,选择最恰当的实时检测方法。     

一种基于缸内压力波检测的汽油机爆震控制系统

对利用检测缸内压力波进行爆震判别与控制进行了研究，采用经过爆震频率带通滤波后的缸内压力波的峰值作为衡量爆震强度的指标，通过实验确定判别爆震发生的门坎值．考虑到爆震指标分布的特点，采用统计的方法确定爆震的强度，并且根据爆震强度对点火提前角进行控制，使发动机工作在轻微爆震状态，经济性和动力性得到了提高     

柴油机缸内机油消耗量的仿真计算及影响因素分析

为了降低发动机的机油消耗量,分析了发动机缸内机油消耗的4种主要模式,并以某柴油机为例,通过仿真的方法对某些常用工况下这4种模式的机油消耗量进行了计算,发现其中缸壁蒸发的机油量占了大部分.然后分析了柴油机不同运行工况、第2道活塞环闭口间隙及各道活塞环切向弹力对机油消耗的4种模式的影响规律.结果表明,缸壁蒸发量主要由发动机运行工况决定;第2道环闭口间隙的增大会降低顶环开口窜油量和增大漏气量;活塞环弹力的增加会减小剩余油膜厚度,进而降低顶环甩油及活塞顶刮油量,但同时会增大活塞环与缸套之间的摩擦损失.最后进行了柴油机台架机油消耗量实验,一定程度上验证了仿真计算结果的正确性.     

柴油机缸内壁面热边界层的形成及分析

在用贯穿式光纤传感器测量柴油机缸内壁面法向不同位置火焰温度的基础上,研究了缸内燃烧火焰对壁面热边界层的影响,同时研究了运转和结构参数对壁面热边界层的影响.结果表明缸内壁面有热边界层形成,并在压缩行程至排气门开启这段时间形成稳定的热边界层,热边界层厚度大约为2.0～3.0mm;在有燃烧火焰时,热边界层中的气体扰动增加,壁面热边界层减薄,这种情况主要存在于压缩上止点附近到上止点后40°范围内;当负荷、转速、压缩比增大时,壁面热边界层减薄;冷却水温度对壁面热边界层基本没有影响.     

电喷汽油机冷起动控制过程影响因素探讨

汽油机冷起动时要求起动顺利,并且污染小,油耗低,转速稳定。这对发动机电子控制提出了更高的要求,针对影响电喷发动机冷起动性能的因素进行分析,影响因素包括进气量、喷油时刻与时间、混合气的形成、点火正时、配气相位等,各个因素之间又都有相互联系,在进行性能优化时必须充分考虑其他因素的影响,要通过深入的研究和试验,对汽油机冷起动时控制参数进行合理匹配,实现电喷发动机在低污染、低油耗下保证低温冷起动成功。     

路基压实度影响因素及检测过程中的控制与分析

近年来,随着公路建设的迅速发展,对公路工程建设的质量要求也越来越高,而在公路施工过程中,路基压实情况经常影响公路建设质量,如何达到施工压实标准,提高压实度现场检测水平,是公路施工中急待解决的重要问题。本文就影响路基压实的因素及现场检测的控制进行分析和讨论。     

机油消耗量对缸内直喷汽油机微粒排放的影响规律

缸内直喷汽油机以其出色的经济性和瞬态响应性能得到了市场的广泛认可,但其类似于柴油机的喷射特点决定了汽油缸内混合时间短、混合气局部过浓,并使得其微粒生成的质量和数量增加。此外机油不可避免地参与燃烧,也会影响微粒排放特性。为研究机油消耗量对缸内直喷汽油机微粒排放影响规律,采用DMS500粒径分析仪对一台GDI发动机不同机油消耗量条件下的微粒粒径分布特性进行研究。研究结果表明:改变油气分离器的状态可以显著改变GDI发动机的机油消耗量;怠速工况下机油消耗量增加会导致微粒生成质量和数量显著升高;低速工况下,中低负荷时,机油消耗量增加,微粒的质量浓度增加;高负荷时影响不明显。中速工况下,机油消耗量对微粒排放影响不明显。     

基于汽油机缸内直喷技术的发展与排放研究

该文通过介绍汽油机缸内直喷(Gasoliine Direct Injection,GDI)技术的发展背景、技术特点、技术现状,在油价不断上涨压力下和汽车带来的污染日益严重,全球范围内对温室气体CO2排放控制的呼声不断高涨的条件下,满足排放要求,因此,提升燃油经济性则显得意义尤为重要。GDI今后研究工作的重点是排放的控制技术,同时展望了汽油机缸内直喷技术的发展。     

影响汽油机正常起动的使用因素分析

本文从汽油发动机起动条件入手,分析了影响汽油机正常起动的使用因素,为使汽油发动机迅速起动,提高汽车的机动性,迅速排除发动机不能发动的故障等提供理论依据。     

车用四气门汽油机气道及缸内流场的瞬态模拟

为指导结构设计，缩短开发周期，在486QE车用四气门汽油机研发过程中，利用计算流体力学软件Star-CD对其气道及缸内流场进行了瞬态模拟．采用基于模板的动网格生成技术，快速生成计算网格，计算并给出了速度场和湍动能场．模拟结果表明，气道内流场未出现死区和逆向流动，气道结构设计合理；缸内流场中出现明显的滚流，在压缩上止点以大尺度滚流的状态存在，高湍动能区位于火花塞附近，有利于火焰传播．样机的台架试验数据表明，功率、油耗、扭矩和排放指标都达到了预期目标值．