进气道结构对增压汽油机燃烧过程影响的数值模拟

为提高某三缸增压进气道喷射汽油机的燃烧效率,利用三维CFD软件AVL-FIRE对原汽油机进气道在各气门升程下的进气过程进行了稳态数值模拟计算,并对其原汽油机在1,000,r/min、3,000,r/min和5,000,r/min全负荷下的燃烧过程进行了瞬态数值模拟计算;基于计算结果提出了两种进气道优化设计方案.对优化前后的缸内速度场、湍动能场、温度场、瞬时放热率及燃烧持续期进行了对比研究.研究结果表明:与原气道方案相比,优化气道方案的滚流比更大,在缸内组织了更强的气流运动,点火时刻缸内的湍动能更大且分布更为合理,火焰发展期和快速燃烧期更短.通过优化进气道结构适当提高增压汽油机的滚流比,可以改善压缩行程后期缸内的气流运动,提高点火时刻缸内的湍流强度,对提高混合气的燃烧速度、促进缸内燃烧十分有利,从而可有效提升汽油机的燃烧效率.     

闭式燃烧室中丁烷燃烧的热声耦合机理

结合燃烧理论和声学理论,针对实际中出现的燃烧室空腔压力振荡问题,将声学模型和燃烧计算模型相耦合,用数学模型描述内燃机燃烧过程中的热声耦合现象.通过建立的数学模型,编制闭式定容燃烧的二维热声耦合计算程序对预混合丁烷进行计算,得出热声耦合的特性并给出了描述声场的压力云图,可以看到加入波动方程前后的燃烧过程存在差异.同时结合汽油机缸内燃烧压力实验数据与计算结果对闭式燃烧热声耦合的机理进行了分析.计算和实验数据的对比结果表明,在闭室燃烧过程中,放热与燃烧室声场存在相互影响,因此对内燃机燃烧过程进行研究时,应考虑声学因素.     

甲醇发动机缸内燃烧过程的多维数值模拟

针对甲醇作为发动机燃料的优缺点,通过CFD程序KIVE-3V对仿真甲醇发动机的缸内燃烧过程进行了多维数值模拟.通过模拟,得到了缸内压力、温度等大量实时数据信息,为甲醇发动机的研究提供依据.计算表明,甲醇发动机与汽油机相比,最高燃烧压力和压力升高率均有所提高,但升压分布均匀,整体处于汽油机水平,不会影响发动机正常运转;由于甲醇较快的燃烧速率,较短的燃烧期,致使最高燃烧温度低于汽油机,从而更有利于NO生成量的降低;同时CO的生成量也低于汽油机.     

基于AVL-FIRE的SAI发动机缸内流场仿真简

针对通用汽油机的充气技术,提出缸侧辅助充气(SAI,Side Air Injection)方法,通过优化缸内气流在中小负荷实现分层稀薄燃烧.以168F通用汽油机为原型,使用AVL-BOOST计算出初始条件,再运用AVL-FIRE仿真分析在不同辅助充气压力下SAI发动机对缸内速度场、湍动能和当量比的影响.分析表明:SAI发动机可在火花塞周围形成尺度大涡流强的分层混合气,可提高燃烧速率,改善汽油机稀薄燃烧着火稳定性.     

基于AVL-FIRE的SAI发动机缸内流场仿真

针对通用汽油机的充气技术,提出缸侧辅助充气(SAI,Side Air Injection)方法,通过优化缸内气流在中小负荷实现分层稀薄燃烧.以168F通用汽油机为原型,使用AVL-BOOST计算出初始条件,再运用AVL-FIRE仿真分析在不同辅助充气压力下SAI发动机对缸内速度场、湍动能和当量比的影响.分析表明:SAI发动机可在火花塞周围形成尺度大涡流强的分层混合气,可提高燃烧速率,改善汽油机稀薄燃烧着火稳定性.     

基于控制的稀薄燃烧汽油机进气模型

提高电控汽油机空燃比控制精度是改善发动机燃油经济性、动力性和降低尾气污染的关键环节.针对稀薄燃烧汽油机的工作原理及其排放控制要求,提出了改进的基于发动机物理模型的稀薄燃烧汽油机空燃比的控制方案.对方案中稀薄燃烧汽油机进气模型进行了详细描述,利用自行研制的发动机电控系统,采用最小二乘法对模型的主要参数进行辨识,并对影响模型参数的主要因素进行了简要分析.结果表明,进气管时间常数是发动机转速和节气门开度的函数,节气门开度越大,时间常数越小.     

单区放热率计算中考虑传热影响的比热比自适应估计方法

单区放热率算法广泛应用于汽油机燃烧放热诊断,但比热比和传热难以被合理估计,影响了分析结果的可靠性.在单区放热率模型的基础上研究了一种考虑传热影响的比热比估计方法:计算压缩和膨胀期间的多变指数,在燃烧区间内基于工质温度对其插值以获取变化的比热比,用于总放热率的计算.从循环释放能量和燃烧控制参数的角度出发,使用汽油机试验数据将其与现存方法进行了对比验证.结果表明此方法计算的循环累计放热总量更加精准,燃烧终点提前,且燃烧控制参数间的相关性得到明显改善.此算法能更加准确地描述缸内燃烧历程.     

汽油机燃烧时间特性的研究

报道了所研制的一套光学燃烧传感器。利用此传感器，测量了一台单缸二冲程汽油机的着火延迟期、燃烧开始时刻、燃烧结束时刻和燃烧持续期；同时研究了汽油机不同空燃比对这些时间参数的影响．实验表明，利用燃烧过程中缸内的光辐射强度信号，可以方便、准确地测量出汽油机各个燃烧时间参数的大小，并且发现，在所测试的范围内，随着空燃比的增大，着火延迟期缩短，燃烧开始时刻提前，燃烧持续期延长。实验结果为进一步深入研究时间反馈控制电控汽油机燃烧过程提供了有用的数据。     

缸内直喷LNG发动机工作过程的数值模拟

以一台4气门车用汽油机改装的缸内直喷LNG发动机为研究对象,应用STAR-CD软件建立了缸内直喷LNG发动机工作过程的计算模型,对其工作过程进行了数值模拟,并分析了缸内直喷LNG发动机工作过程中缸内流场的动态特性及其温度场、压力场的变化.结果表明,在进气过程,进气道和气缸内会出现强烈的湍流运动;随着进气过程的持续,缸内压力会变得均匀;燃烧过程中,气缸内局部会出现温度过高.     

汽油机爆震燃烧的危害及控制措施

汽油机爆燃具有较大的危害,是发动机工作时的一种不正常燃烧现象。本文分析了汽油机爆燃产生的机理及其对发动机的危害,提出了在使用过程中控制汽油机爆燃的具体措施。     

粉尘云最小点火能数学模型

以在实验基础上获得的电火花等效计算数据为能量输入,并按照粉尘云的点火机理建立了完整的粉尘云最小点火能数学模型.通过模型计算,研究了粉尘粒径、粉尘质量浓度、湍流度、火花能量密度及火花放电时间对最小点火能的影响.计算结果与实验测量结果基本一致.通过将模型计算与实验测量相结合将使粉尘云最小点火能的确定更准确、合理.     

电火花作用下粉尘云着火的延迟时间

为确定粉尘云在电火花作用下的着火敏感性,以钛粉为研究介质,通过以电火花能量释放速率为源项的气-粒两相能量守恒方程建立模型,获得了电火花作用下放电火花能量、粉尘粒径、环境氧体积分数、环境温度及湍流程度对粉尘云着火延迟的影响规律.结果表明:粉尘粒径大小对着火延迟的影响最大,越小的颗粒其着火越迅速;环境温度比室温高50~100K时,粉尘着火延迟时间显著缩短;湍流会加速颗粒间换热速度,缩短着火延迟时间;点火能量与环境氧浓度对着火延迟的影响较小.通过模拟计算扩展了实验研究,也为相关粉尘爆炸预防工作提供理论依据.     

火花点火发动机顶环岸间隙处未燃碳氢生成和释放过程的数值模拟计算

基于火焰传播过程建立了火花点火发动机顶环岸间隙处未燃碳氢生成和释放过程的数学模型，并利用模型进行了顶环岸间隙处未燃碳氢生成过程的数值模拟计算。计算结果表明：当汽油机燃用稀混合气、采用低压缩比、适当推迟点火提前角以及采用边缘布置火花塞等均可有效地降低顶环岸间隙内未燃碳氢的生成量，达到降低未燃碳氢排放的目的。     

汽油机燃烧过程的一维数值模拟

本文建立了汽油机燃烧过程的一维数值模型。在模型中,假设火焰前锋面为柱形,它从火花塞中心向气缸壁面传播;各计算量均作为曲轴转角和燃烧室径向位置的函数;系统中的瞬时反应率遵守双分子碰撞的 Arrhenius 关系;应用有限差分法求解偏微分方程组。实例计算表明,示功图的计算结果与试验结果比较符合。使用这个模拟方法可以计算气缸内温度场和浓度场的径向变化,并能预测火花塞的径向位置对燃烧过程的影响。     

静电放电火花点燃危险性分级方法研究

本文研究静电放电(ESD)火花的点燃危险性特征.根据静电放电火花的能量大小、放电火花空间分布范围和放电火花持续时间,研究静电放电火花实际点燃可燃物的可能性,总结了6种典型静电放电火花的实际点燃能力.根据数据序列理论,分析了静电放电火花点火源序列和可燃物危险性序列之间存在的关联性,对静电放电火花的实际点燃危险性进行定量评价,将工业生产条件下的静电放电火花点燃危险性分为4级,并对聚烯烃粉体生产工艺过程中典型和频发性的静电放电火花的点燃危险性进行了定量评价.     

静电放电火花点燃特性与危险性分级方法

由分析静电放电火花羔火过程的物理特征和静电放电火花的点燃特性。根据静电放电火花的能量大小、放电火花空间分布范围和放电火花持续时间,研究静电放电火花实际点燃可燃物的可能性大小,给出6种典型静电放电火花的实际点燃能力。根据灰色系统理论,分析静电放电火花点火源序列和可燃物危险性序列之间存在的关联性,对静电放电火花的实际点燃危险性进行定量评价,将工业生产条件下的静电放电火花点燃危险性分为4级。     

离子电流法在发动机燃烧室内工作过程检测中的应用

描述了一种新的发动机信号检测方法———离子电流法 ,即直接利用火花塞电极作为传感器检测汽车发动机燃烧室内工作过程信号的方法 .当发动机工作时 ,由于工况不同、燃气密度不同 ,通过火花塞离子电流的大小及变化也将不同 ,因此利用火花塞电极作为信号感受器 ,可以检测诸如缸内压力、负荷、失火等发动机信号 ;为了获得不同目的的信号检测 ,作者首次在火花塞电极两端加不同的电压 ,获得了发动机在做功冲程以及进、排气冲程中的离子电流信号 ,为今后进一步检测其它信号 ,如爆震、排放等奠定了基础 .     

盲源分离法在火花塞离子电流信号分离中的应用

针对发动机燃烧过程在线监测中,以火花塞作为传感器测量并分析离子电流信号时,测得的离子电流信号易受到火花点火干扰的问题,将基于独立分量分析的盲源分离方法应用于实测火花塞电流信号的分离.采用盲源分离法对实测火花塞离子电流信号进行分析,能够很好地抽取出无火花尾干扰的离子电流信号和点火火花尾信号,其离子电流在上止点附近和压力峰值附近分别出现明显的火焰前锋区和焰后区两个峰值.对同一转速、不同废气再循环(EGR)率的实测离子电流信号进行了盲源分离,结果表明:随着EGR率的增大,离子电流的两个峰值均会减小,且峰值出现的时刻均有所推迟,同时点火火花尾对离子电流信号的干扰也会增强.     

点燃式发动机点火控制中机械离心提前特性的电子模拟

点燃式发动机的点火控制要满足发动机不同工况的要求 ,点火提前角的离心提前控制是其中的重要部分 .由机械装置组成的离心提前控制有响应滞后和性能不稳定的缺点 .本文以几种典型分电器的离心提前特性为标准 ,采用电子曲线拟合手段 ,实现了离心提前特性的电子化和可控化 ,为发动机点火的实时控制提供了方便 .经分电器试验台测试 ,提前特性完全符合标准要求 .     

火花点火式天然气发动机的准维燃烧模型

近十年来，由于能源和环保的要求，火花点火天然气发动机以高效、低污染燃烧的优点正在迅速发展。为了分析和研究这种发动机的燃烧过程，预测多种参数变化对性能的影响，建立了火花点火式天然气发动机的准维燃烧模型。根据倒拖发动机的实验结果，对缸内紊流的衰减和产生进行了模化，提出了缸内紊流强度计算的方法。试验表明，模型的计算值和试验值具有很好的一致性。该模型计算精度高、工程应用方便，为缸内燃烧过程分析、性能预测提供了一种有效的工具。