电控气动发动机进气门开启时刻控制基础研究

气动发动机进气门采用电控技术是提高其工作效率的有效措施之一。以获取进气门开启时刻随工况参数的变化规律为目的,针对进气门采用电控气动阀的气动发动机,建立了其工作过程理论模型,搭建了其试验台,并进行了理论模型的验证。以验证过的理论模型作为平台,对电控气动发动机工况参数、进气温度和压力对其主要控制参数——最佳进气门开启角的影响进行了仿真优化分析,获取了在各种不同工况及进气条件下,气动发动机进气门开启角的控制规律。研究结果表明:以气耗率最小为目标,随着气动发动机进气持续角和转速的增大,最佳进气时刻应提前,减小进气压力或增大进气温度,最佳进气时刻应适当延迟,但当进气持续角增大到145°CA时,进气压力对最佳进气时刻影响甚微;以动力性和经济性为目标的气动发动机最佳进气门开启角是不同的,在负荷低于80%时,应以经济性为目标,当负荷增大到80%及以上时,则应以动力性为目标控制进气门开启角。控制基础的研究为气动发动机采用电控技术提供了数据支持。     

车辆发动机进气系统的声学稳健性设计

针对车辆发动机进气系统声学可靠性有时随着声学稳健性的提高而降低的情况,研究了基于声学可靠性的车辆发动机进气系统的声学稳健性设计方法.将管道声学理论、可靠性设计理论和稳健性设计理论相结合,以车辆发动机进气系统声学可靠性分析为前提,进行了车辆发动机进气系统声学稳健性优化.通过基于声学可靠性的车辆发动机进气系统的声学稳健性设...     

客车进气系统的设计计算

客车进气系统布置比较复杂,进气系统布置的好坏对整车经济学和动力性都起到了决定性作用。找到一种最佳进气布置方式不仅可以提高发动机的动力性和燃油经济性,并且还能提高发动机的工作可靠性以及排放性能等。本文着重介绍了客车进气系统的设计计算。     

采用非同步进气正时和增压器匹配提升天然气发动机的低速性能

为了提升由增压汽油机改造的天然气发动机的低速性能,设计了同步进气和非同步进气结合增压器匹配的优化方案,并通过台架试验和数值模拟的方法研究了各方案对天然气发动机性能的影响。天然气发动机匹配比原汽油机小的增压器显著提高了低速时的增压比,进而增加了进气流量。采用比原汽油机进气持续角和进气迟闭角小的同步进气方案,减小了发动机低速时的进气末期回流,使得低速时进气流量显著增加;在此基础上,采用非同步进气方案,其中一个进气门的进气持续角进一步减小,导致低速时进气流量进一步增加,相对原机方案进气流量最大增加了46%,而另一个进气门进气持续角和进气迟闭角较大,保证了高速时可充分进气。采用非同步进气方案时缸内流动状况得到改善,最大燃烧放热率显著增加,燃烧持续期略有缩短。天然气发动机的性能经过优化后,相比原汽油机,低速扭矩最大提高了55.6%,经济性也有所改善,低速燃气消耗率最大降低了8.1%。     

汽车可变进气歧管技术及其应用探讨

可变进气歧管技术是一门汽车可壶进气技术的一种，将可变进气歧管技术应用于汽车发动机中，可明显提高发动机的性能，改善发动机的输出特性。由于可变进气歧管技术有多种，且部分结构较为复杂，许多汽车学习者对于此技术一知半解，本文的目的是希望对各种可变进气歧管技术的原理及应用情况进行梳理，起到抛砖引玉的效果。本文探讨了各种可变进气歧管技术的原理，分析了应用此类技术的各种进气歧管系统的结构，同时，本文还对汽车可变进气歧管技术的发展趋势作了展望。     

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.     

进气冲程增压注水对柴油发动机性能的影响

采用AVL-FIRE软件,研究了YC6G系列柴油发动机在进气冲程中不同注水量下燃烧室内的燃烧过程,分析了进气注水对发动机性能的影响,以及不同注水量下发动机内部压强、温度和排放的变化情况。仿真表明:增压发动机注水对发动机气缸内部温度和压强影响不大,但进气注水仍然可以少量降低缸内温度的峰值;且进气冲程注水对尾气排放的影响十分显著。注水质量分数提高5%,Soot的生成量大约下降10%;NO_x排放则降低至不注水时的0.21%。因此,进气冲程增压注水有效地改善了柴油发动机内部的燃烧并且降低了尾气排放。     

发动机进气歧管流场分析与气动噪声仿真

具有优良结构的进气歧管不仅会提高发动机的进气特性,而且能够降低进气环节总噪声。首先,针对某直列六缸发动机进气歧管几何结构模型进行合理化网格划分,对流场仿真所需边界条件、求解模型、噪声源、物理模型等进行设置。其次,对进气歧管的流场特性进行研究,得出歧管压力损失和质量流量均匀性结果,并通过噪声源计算模拟进气歧管气动噪声,得到噪声源在流动过程中对气动噪声产生的影响。再次,计算出歧管自由模态和约束模态,与该工况下的发动机惯性力频率进行对比,得到了不同条件下振动频率分布。最后,改进设计了进气歧管关键结构,对改进设计后的进气歧管模型进行相关流固耦合仿真研究,验证改进后模型的合理性。     

基于Simulink的天然气发动机瞬态加速工况仿真设计

利用Simulink软件建立了天然气发动机在瞬态加速工况下的发动机模型,该模型加入了进气压力修正模块,弥补了在瞬态加速工况下压力传感器所测进气压力的不准确,实现了进气压力的准确预估,使发动机瞬态加速工况也能控制在理论空燃比附近,并通过转速闭环控制使转速能迅速稳定在目标转速附近.仿真结果表明,模型能较好地实现瞬态加速工况下的空燃比控制,达到快速稳定转速的目的,可为发动机电控单元开发提供一定参考.     

摩托车发动机VVT系统参数的设计与优化

针对中小排量摩托车发动机的特点,研制了可切换双进气正时参数VVT系统.以发动机工作过程循环模拟为基础,通过嵌入VVT机构运行模式和控制策略的系统参数,分析了VVT结构参数、控制参数、以及相应运转参数对发动机性能的影响,对VVT系统高速和低速工况的进气迟闭角、气阀升程、切换转速等参数进行了优化设计.研究表明,在JH125摩托车发动机上装载所设计的可切换双进气正时参数VVT系统,可有效提高其整个转速工况范围的动力性指标.     

膜法富氧进气改善直喷式柴油机的起动性能

在一台四冲程直喷式柴油机上进行了富氧进气改善起动性能的试验研究.使用膜法富氧系统为柴油机供应φO2,in=23%,25%和27%的3种富氧气体,实时测量起动过程中缸内压力和烟度、NOx、HC、CO排放,并与φO2,in=21%进气(环境空气)时所测数据进行比较.结果表明:采用富氧进气能够提高柴油机的起动性能,使之更快进入怠速暖机阶段;同时显著降低烟度、HC、CO排放,但NOx排放增加.     

涡轮增压发动机二冲程制动性能

考虑到进、排气管内的压力波与涡轮增压器对发动机进、排气过程的影响,应用GT-POWER软件建立一种二冲程制动工况下的涡轮增压发动机模型,并通过对发动机制动过程仿真计算,分析发动机转速、排气门开启时刻与发动机制动性能之间的关系.仿真结果表明,在排气门工作参数一定时,发动机制动转矩、制动功率随转速增加而增大;在排气门升程曲线、第二次开启发生时刻均一定时,对应每个发动机转速,均存在唯一的第一次开启发生时刻使得制动功率最大,而且该时刻随发动机转速而变化;在排气门升程曲线、第一次开启发生时刻均一定时,第二次开启发生时刻延迟,将使得压气机运行点趋近甚至超出喘振线.     

内流场环境的方程式赛车进气歧管优化设计

发动机进气系统作为制约整车动力系统主要性能的子系统,成为进行车辆动力性能提升中设计优化的关键之一。基于此,研究开展了赛车环境下进气歧管相关尺寸参数对进气效果的分析。基于已有发动机实体,研究首先构建了完整的发动机数字分析模型获得理论分析的基准尺寸参数,而后耦合发动机其他性能指标参数,通过发动机台架试验验证仿真结果的准确性。最后,通过单因素变量控制法定量分析进气歧管长度与内径等几何参数变量对进气歧管在发动机设计性能影响的具体关系。结果表明基于数字模型分析的结果具有较高的力学逼真度,研究可以为后续赛车以及乘用车设计中发动机行性能提升提供参考。     

加装防爆组件对防爆柴油机性能的影响

矿用防爆柴油机作为无轨辅助运输车辆的动力装置有广阔的应用空间,但在进排气系统中加装防爆装置使得进排气阻力增加,发动机动力经济性恶化。对某型防爆柴油机原机与加装防爆组件分别进行台架试验得出:在防爆柴油机排气系统中增加防爆组件后,排气背压有较大幅度增加,动力性下降,燃油消耗率增加。排气系统中加装水洗箱小负荷运行时对CO、NO_x和PM排放影响不大,大负荷时三种排放均有明显增加;而加装全部防爆部件后,进排气系统阻塞严重,CO、NO_x和PM排放平均增幅分别为33.33%、15.08%、和53.23%。外特性排放测试结果表明,加装全部防爆部件后CO、NO_x和PM排放增幅较大,防爆柴油机性能严重恶化。     

汽油机凸轮型线改进设计

应用配气机构模拟计算软件AVL-TYCON对国内某四缸汽油机配气机构进行运动学、动力学分析.结果显示,原机配气机构存在的进、排气门升程丰满系数较低,进排气凸轮与挺柱间的最大接触应力大等不足.本文根据其不足之处,通过重新设计进、排气凸轮型线,解决了原机配气机构存在的问题,提高了配气机构的可靠性和寿命,而且提高了充气效率和发动机整机性能.     

不同氧空比下发动机动力性能与 NOx排放仿真分析(英文)

为提高发动机动力性并减少 NO_x排放,采用GT-Power对某型发动机进行整机建模,并列出主要组件.根据发动机几何结构参数设置各组件的对应属性和参数,在发动机进气氧空比分别为正常值,以及20%,24%,25%及30%条件下进行了动力性能与 NO_x排放仿真实验.实验结果表明:随着氧空比增大,发动机额定功率与扭矩增大;当进气氧空比超过25%时,NO_x排放急剧增大.     

自动调节式发动机进气管试验

通过对４９２ＱＳ汽油机进气管的结构分析，设计带有节门的新型进气管，使其随转速的变化能自动打开或关闭，利用模拟计算的结果，在理论上进行分析对比，优化出最佳进气管。同时对原机的进气管也进行模拟计算。在此基础上对不同长度的进气管进行模拟计算，然后按优化的长度加工进气管，并设计了节门控制电路。最后对原机进气管和新设计的进气管装机进行实测。试验结果表明利用节门的打开和关闭可使发动机能兼顾高低转速时的性能指标     

气体-柴油双燃料发动机动力性分析

针对可燃气体的存在有可能使发动机由于空气不足而使燃料不能充分燃烧，发动机动力性、经济性下降的问题，分析了气体燃料成分及性能参数，推导了气体-柴油双燃料发动机与柴油机相比的动力性变化计算公式．采用了气化炉热解气化各种农林废弃的生物质产生生物制气，由单缸、四冲程、水冷、直喷式柴油机改装了双燃料发动机，生物制气通入发动机进气管，在进气过程中吸入气缸，由柴油引燃．测量了机刨花热解制气双燃料发动机不同引燃柴油量时的发动机动力性，理论分析结果与试验结果吻合较好．分析结果表明，燃气低热值减少，气体-柴油双燃料发动机动力性变差；引燃柴油量减少，气体-柴油双燃料发动机动力性也变差．     

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。     

单缸柴油机气门间隙对换气过程影响的模拟计算

换气过程对柴油机动力性 ,经济性及排放指标等有较大的影响 文中用建立的换气过程缸内压力计算模型及实测缸内换气过程时的低压示功图 ,对一台单缸、水冷、四冲程、直喷式柴油机进、排气门间隙变化引起配气相位变化时的换气过程进行了模拟计算研究 ,结果表明 ,进、排气门间隙减小时 ,进、排气门提前开启迟后关闭 ,换气损失减小 ,充气效率增加 当进、排气门间隙过大时 ,换气过程性能变差 转速不变 ,负荷变化时 ,充气效率变化不大 转速为 1 650r/min时充气效率较大 ,当转速高于或低于此值时 ,充气效率均降低