基于功率诊断的微波辅助点火能量沉积研究

基于功率诊断方法,研究了不同微波参数(脉冲波形和馈入延迟时间)下对微波辅助点火的增强效果,精确测量了点火过程中与火核耦合的微波能量,并分析了能量耦合的内在机制.结果表明:入射的部分微波能量以产生等离子体的形式耦合到点火火核中,耦合能量随微波脉冲功率的增大而提高,随延迟时间的增大而减小,最高耦合能量达到6.16 mJ;火核的增强效果与耦合能量的变化趋势一致,表明耦合的微波能量是点火增强的内在原因;能量耦合效率(耦合能量/入射能量)一般随脉宽和延迟时间增大而减小,最高耦合效率达到7.23%;并发现了微波能量耦合过程中存在从较低的效率转变到较高的稳定耦合效率的现象,将后者定义为饱和耦合模式;脉冲持续时间内到达饱和耦合模式的转变过程越短,能量耦合效率越高;饱和耦合模式下的能量耦合效率不受微波参数的影响,但高功率短脉宽的脉冲波形和低延迟时间能够更快达到饱和耦合模式,明显提高点火增强效果.

氩气氛围下微波辅助点火机理

基于自行搭建的微波辅助点火(MAI)试验台架,引入高时间分辨率的电气诊断系统,对比了N_(2)氛围和Ar氛围对微波辅助点火核心发展的影响,并从微波等离子体形成和放电电流演变等方面探究了MAI点火核心发展的内在机制.结果表明:当量比为0.80时,N_(2)氛围和Ar氛围中的微波增强作用均与微波等离子体的强度明显相关,但二者等离子体生成特征存在明显区别,Ar氛围中微波等离子体的生成阈值更低.将Ar氛围的当量比降低至0.65时,微波等离子体的生成特征与当量比为0.80的Ar氛围中基本一致,与当量比为0.80的N_(2)氛围存在显著差异,故微波等离子体的生成特征主要由工质氛围决定.用电气诊断系统得到的微波辅助放电窗口能定量表征微波等离子体的强度,同时,微波等离子体强度与微波对点火核心的增强效果呈线性相关.最终明确了微波辅助点火存在两个作用窗口,分别是增强火花放电的微波辅助放电窗口和增强点火核心的微波辅助点火窗口,二者共同作用决定着微波增强的最终效果.

甲醇与汽油进气道喷雾撞壁特性对比

为了探究甲醇发动机冷启动困难的本质,基于外轮廓修正策略构建了透明气道模型,并采用光学畸变矫正技术,可视化对比研究了进气温度、进气流量和喷射压力对进气道甲醇和汽油喷雾特性的影响.结果表明:进气温度的升高增加了甲醇和汽油喷雾面积,并且对汽油促进效果更好,在一定程度上减少了喷雾湿壁长度.进气流动促进了甲醇和汽油喷雾的发展,并使甲醇喷雾面积大于汽油,但高进气流量下喷雾湿壁严重,合适的进气流量为15~30 m^(3)/h.提高喷射压力,增加了喷雾贯穿距和喷雾面积,但是喷雾湿壁长度也随之增加,合适的进气道相对喷射压力为0.2 MPa.

柴油机喷油器喷孔空泡雾化的研究

作者对柴油机喷孔空泡雾化的特性进行了研究,分析了喷孔内空泡产生的机理,并建立了计算模型。该模型考虑了喷射压力、喷孔几何结构、燃烧室条件、孔内流动损失与空穴因素,为喷雾的多维模拟提供了准确的初始条件。三维数值模拟计算结果表明,空泡雾化促进了喷孔出口液核的分裂,加剧了喷束的二次雾化,以考虑空泡雾化模型为计算初始条件,其在喷射速度、液滴尺寸(SMD)和贯穿距的计算结果更符合实际喷雾测量。

喷雾撞壁油膜流动的研究

对燃油喷雾撞壁形成的油膜运动进行了三维数值模拟计算 ,在应用边界层理论建立的油膜流动模型中将油膜视为极薄湍流边界层 ,考虑了雾滴与壁面油膜的相互作用、油膜蒸发、卷吸、与气体间的传热传质等物理过程 ,通过对已有试验数据的比较 ,分析了平均油膜厚度、速度、喷雾粘附比、卷吸量等变化及其影响因素 ,预测结果与试验结果相符 ,计算结果表明喷射撞壁后液滴的质量。

车用发动机冷却系统工作过程与匹配计算

对一台车用柴油机的冷却系统进行冷却系统水流和热流分布台架试验,利用流体系统仿真分析软件对整个冷却系统工作循环过程、热平衡状态和冷却系统匹配性能进行仿真计算,并依据试验得到的相关结果验证了计算模型,对影响其冷却性能的一些因素进行详细分析,最后指出该冷却系统存在的问题,并提出优化改进方案。

直喷式柴油机排放微粒尺寸分布特性

在一台单缸柴油机上用SMPS微粒测量装置测量了不同运转条件(如转速、负荷变动、怠速运行、燃油喷射定时等)下柴油机排放微粒尺寸与浓度分布,分析了柴油机微粒排放尺寸分布和数量浓度的特征及其主要影响因素．结果表明,发动机负荷变化对微粒排放的影响较大,在各种负荷下大部分排放微粒都是碳核模式的超细或纳米尺寸微粒,而质量上以累积模式颗粒占主要部分,发动机冷机起动和怠速运行时产生的大部分排放微粒是碳核模式粒子,喷油提前角对排放微粒浓度和尺寸分布有显著影响．

现代车用发动机冷却系统研究进展

简要分析了发动机冷却系统的发展现状、影响因素及存在的问题;介绍了目前国内外前沿的发动机冷却系统的设计理念和研究方法,如智能化电控冷却系统、精确冷却理念、分流式冷却、空气侧流动以及整车热管理研究等;展望了现代发动机冷却系统实现高效低耗的目标,指出采用电控冷却部件实现精确冷却和分流式冷却的有效整合是行之有效的手段,而整车热管理研究势必会成为全面提高冷却系统性能的主要方法。

柴油机碳烟排放的数值模拟及试验研究

考虑碳烟粒子生成速率同时受控于涡团破碎速率和化学反应速率,提出一种输运控制率与碳烟氧化率混合控制模型进行碳烟计算,并用此模型对一台直喷式柴油机燃烧与排放生成过程进行了多维数值模拟。结果表明,计算模拟结果与试验测量结果吻合较好,且使用该模型能够预测柴油机研究样机的碳烟生成与氧化历程。

高压喷射雾化液滴的二次破碎机理

采用射流界面不稳定扰动波雾化分裂理论,分析了单液滴在空气中以极高的速度运动过程中,由于液滴所受内外作用力的不平衡边界条件所产生的表面扰动;建立了液滴二次破碎色散方程,给出了单液滴在扰动波作用下发生二次破碎的最快增长率和相应的最不稳定波长,以及破碎时间和稳定液滴直径;分析了液体粘性、液滴速度对高速运动液滴不稳定性的影响,对液滴雾化机理进行了理论探讨.仿真表明:由作用于高速运动液滴表面的不平衡力,使得液滴界面产生变形加速度,这是导致液滴表面不稳定而进一步分裂的内在动因;粘性对扰动波发展有抑制作用,气液界面运动加速度是控制液滴破碎的重要因素.

重型柴油机部分预混压燃模式的燃烧与排放特性

在一台6缸涡轮增压重型柴油机上,基于单次喷射方式,通过调节喷油正时,结合EGR技术,实现了柴油机的部分预混压燃,分析了其燃烧放热特性随喷油正时、EGR、喷射压力和负荷的变化,研究了影响控制混合期与滞燃期的因素及其影响规律.结果表明:部分预混压燃(PPCI)燃烧模式兼具预混燃烧和低温燃烧的特征,是碳烟和NOx同时降低的重要因素,但低温燃烧和稀薄的混合气易于导致燃烧不完全,喷油推迟较晚时引起HC和CO排放显著增加,并引起燃油消耗率增大.这种PPCI模式下,提高喷射压力对NOx和碳烟排放的影响作用不明显,单纯增大喷油压力并不能改善PPCI模式的燃油经济性.当负荷提高至50%以上时,对于早喷预混模式已呈现扩散燃烧阶段,导致NOx和碳烟排放均增大.

柴油机喷雾撞壁的研究

综述了柴油机喷雾撞壁雾化的研究现状和发展 ,对柴油机撞壁雾化的撞壁模型及模拟、喷雾撞壁的特征、壁面温度对撞壁雾化的影响以及液膜的形成和流动等进行了全面的论述 ,介绍了一个燃烧系统设计的新概念 。

柴油机燃油喷射雾化的PIV测量试验研究

介绍了先进的粒子图像测速技术(PIV)应用于燃油喷雾过程的试验研究结果,燃油通过多种孔径的单孔和多孔喷油嘴喷入一个定容压力室内,采用高分辨率的CCD摄像机记录整个喷射过程,可以观察到喷雾场内部结构.结果分析显示,高速射流表面存在不稳定扰动波,在气动力作用下,液滴发生分裂破碎,呈现枝状分离表面.瞬态速度矢量图显示,气液界面处存在大尺度的卷吸涡流运动,有助于油气扩散混合.

柴油机配气机构动力学特性的仿真与试验

通过理论计算和试验进行了柴油机配气机构运动学与动力学分析研究,基于多体系统动力学理论,对配气系统动态特性进行了仿真和评价,构建了配气机构动态测试系统,进行了多参数同步测量试验。仿真模拟与试验测量结果表明:气门升程曲线连续光滑,最大气门落座速度小于许用落座速度,但落座瞬间气门加速度波动幅值较大,高速时气门落座有反跳现象,正常工作状态下气门间隙为动态变化间隙,计算和试验得到的气门运动曲线变化规律基本吻合,为配气机构的性能评价和优化设计提供有价值的参考依据。

测量条件对柴油机排放PM尺寸分布的影响

研究了不同测量条件对柴油机PM尺寸与浓度分布测量的影响,在一台单缸柴油机上用SMPS测量装置测量了不同运转条件下柴油机PM排放,试验中采用不同的稀释比、稀释空气温度、取样点位置等,在大量的试验研究基础上,分析了柴油机PM排放的特征和主要影响因素。结果表明,随稀释比增加,PM尺寸趋向于累积模式分布或粗粒子模式分布,其浓度趋于降低;随着稀释空气温度的升高,PM质量和数量也相应降低,低负荷时PM峰值浓度移向细小颗粒的碳核模式区域;取样点位置远离排气出口,PM浓度逐渐减小,累积模式尺寸的PM数增多。

信息熵在喷雾液滴尺寸分布计算中的应用

将信息熵理论应用于喷雾油束液滴尺寸分布的研究中 ,提出了在两个约束条件下的液滴尺寸分布函数式 ,该式不是依赖于特定试验条件的经验公式 ,与广泛应用的分布函数相比具有许多相似和不同之处 。

柴油机燃用生物柴油的排放特性试验研究

在一台四冲程直喷式柴油机上进行了燃用生物柴油混合燃料的试验研究,分析了掺混不同比例生物柴油时柴油机的燃烧与排放性能。结果表明,与燃用纯柴油相比,燃用生物柴油混合燃料可改善燃烧过程,大幅降低HE、CO的排放,但同时会引起NOx排放量的增大;燃用生物柴油可大幅降低微粒排放,且随柴油中掺混生物柴油比例的增大,降低程度也逐渐增大。

从火焰图像求取温度场的双色法测量系统

燃烧火焰的温度测量对于发动机燃烧状态的诊断十分重要,可用于发动机的改进。本文用数字图像处理技术、光学和辐射学知识,建立了双色法测量温度的计算模型。用一个彩色电荷耦合器件(CCD)摄像机,获取燃烧火焰光学影像,从火焰图像中得到温度场。用Matlab软件,编制了该模型的标定和计算的程序。该系统能对标定图像,进行批量处理。用双色法标定参数曲线,得出温度场,并输出灰度图和伪彩色图,可给出一些温度场的统计值。结果表明:本系统所得结果与实际测量结果基本一致。

可调二级增压结合EGR策略对米勒循环柴油机性能的影响

针对米勒循环柴油机新鲜充量系数低,扭矩输出能力不足的问题,引入了电子增压器(E-Booster)技术,讨论可调二级增压结合EGR策略对米勒循环柴油机性能的影响。在1400r/min,pme=1.85MPa工况分析了米勒度、二级增压策略以及EGR对柴油机性能及NOx排放的影响。仿真结果表明:无论是在进气门早关还是进气门晚关策略下,随着米勒循环的加深,缸内燃烧温度逐渐下降,使得NOx排放降低,但由于循环充量系数的减少,扭矩输出降低;采用E-Booster可调二级增压方案,合理控制E-Booster的介入策略,提高进气压力,能够弥补米勒循环扭矩输出能力的不足,同时提高燃油经济性,但也会造成缸内最大压力和NOx排放的增加;采用EGR策略则能够弥补由较高进气压力造成的不利影响,降低机械负荷和NOx排放。米勒度、pin、πH、EGR率分别为M30、0.286MPa、7%、10%时,pme,ac提高0.03MPa,同时NOx排放下降0.47g/(kW·h),有效改善了米勒循环柴油机动力性和NOx排放。

车用柴油机冷却系统水流分布的试验研究

针对一台车用柴油机气缸盖出现的热疲劳问题,改进了原机缸盖结构,并进行了冷却系统水流分布试验,对比分析了改进前后的冷却水流量、压力损失、流动阻力特性和流动均匀性等。结果表明,缸盖结构改进后,提高了气缸盖的散热能力和耐热能力。