泵气损失对柴油机性能影响分析

基于某款船用中速柴油机,在当前配置状态的基础上,利用试验数据测试和GT-Power一维仿真计算手段,研究了不同配气凸轮型线、排气管直径、增压器配置对柴油机泵气损失和燃油消耗率的影响。选取部分优化方案来制作样件,并通过开发试验对比验证。结果表明,通过优化匹配可以分别将高转速高负荷工况、低转速低负荷工况的泵气损失和燃油消耗率降低到最佳水平。

增压汽油机泵气损失影响因素分解及共性规律研究

基于多台先进车用增压直喷汽油机的性能对标试验数据,分析了泵气损失及其关键影响参数的共性规律,低速泵气损失随着负荷增高而减小,高速泵气损失随着负荷增高而增大。从气体流动损失角度分析可知,泵气损失主要由节气门的节流损失、进排气阀处的节流损失和涡后压力损失三部分组成。对试验数据的分析与二次开发表明节气门节流损失只与发动机的负荷和转速相关,且可以通过简单关系式预测;气阀节流损失和涡后压力损失只与通过的气体的质量流量及有效流通面积相关,两者随流量的增加而增加;此三项损失的算术合成与泵气损失的实测值吻合良好,验证了研究方法与技术路线的正确性。

两级增压系统参数对泵气损失影响的热力学分析

建立了两级增压系统热力学模型,分别分析了压比分配、级间中冷、增压器效率和排气温度等参数对泵气损失的影响,并确定了不同参数下的最佳压比分配。研究结果表明:在高、低压级压气机入口温度和增压器效率均相同时,压比分配为1时可获得最低泵气损失;降低高压级压气机入口温度能明显降低泵气损失,最佳压比分配随高压级压气机入口温度的降低而增加;增压器总效率的提高能显著降低泵气损失,级间无中冷且增压器总效率一定的情况下,泵气损失随压气机效率的提高而减小;级间无中冷时,不同增压器效率对应的最佳压比分配存在突变,但此时泵气损失对压比分配变化不敏感;泵气损失随涡前温度的降低呈线性增加,这对新型燃烧方式的涡轮增压器设计和匹配提出更高的要求。

配气相位和废气再循环对Atkinson循环发动机泵气损失影响及优化

为降低Atkinson循环汽油机泵气功产生的能量损失,采用一台1.0L自然吸气Atkinson循环汽油机一维热力学模型进行计算研究,依次分析了进排气相位和废气再循环(EGR)对泵气损失的影响,在典型小负荷区,推迟进气晚关角(IVC)可以增加进气歧管内压力,降低泵气损失,但当进气早开角在上止点后推迟过大,导致活塞在封闭系统中膨胀负功逐渐增加,泵气损失反而增加,因此可以通过推迟排气晚关角(EVC)来增加气门重叠期,减少活塞在封闭系统中做的膨胀负功;提前排气晚关角,利用活塞在封闭系统中压缩功抵消膨胀功,减少泵气负功。研究发现:当进气晚关角推迟到101°时,泵气损失压力降低到-64.7kPa;推迟排气晚关角到55°,泵气损失压力可以降低到-52.6kPa,同时提前排气晚关角到-45°,可以减少泵气损失压力到-30.4kPa。在保证稳定燃烧的前提下控制EGR阀来调节EGR率,在大负荷时,泵气损失减小收益来自于进气压力的增加和排气压力的降低,随EGR率的增加,泵气损失最多可减少18.8%;在小负荷时,泵气损失减小收益主要来自于进气压力的增加,随EGR率的增加,泵气损失最多可减少14.8%。

基于AVL-BOOST的可变正时汽油机泵气损失研究

利用BOOST软件建立一款自然吸气四缸汽油机的仿真模型,可变气门正时汽油机通过可变液压气门机构实现进气门开启持续期和进气早关角的连续可变.将实测的气门运动数据按照不同的负荷要求输入模型,由于取消了节气门,进气节流阀R1取值为1.进气早关角依次设定为原机进气晚关角之前的6~56°CA,以10°CA为一间隔,研究不同转速下的充量系数变化趋势.结果表明:可变正时汽油机低速时,选择较大的进气早关角可避免进气倒流,高速时选择较小的进气早关角可充分利用过后充气,兼顾了高低速工况的进气性能.根据传统汽油机和可变正时汽油机负荷调节方式的不同设定两种仿真模式,传统汽油机配气定时固定不变,进气节流阀R1取值0~1之间某值以模拟不同的节气门开度,可变正时汽油机输入不同进气早关角的气门升程数据,匹配两种模式下的平均有效压力值相同,对比不同转速下泵气损失随负荷的变化趋势.结果表明:可变正时汽油机相比于传统汽油机对降低泵气损失有明显优势,低转速小负荷时改善程度最明显,最多可降低泵气损失约49%;高转速大负荷时改善程度最弱,全部实验工况下平均降幅约为34%.

基于AVL-BOOST的无节气门发动机进气过程泵气损失

基于AVL-BOOST软件,建立了发动机的倒拖计算模型,将模型与原机充气效率进行对比,验证了模型的正确性;采用直接控制气门运动达到取消节气门的目的,通过计算无节气门发动机缸内压力,得出了进气过程泵气损失的变化;与传统节气门发动机对比,证实取消节气门能够有效地降低泵气损失。

全可变液压气门运动特性及其泵气损失

一种全可变液压气门机构(FHVVS)可实现气门最大升程、开启持续角和配气相位的连续可变.通过分析实测气门升程,发现FHVVS机构的进气门开启过程可分为凸轮驱动段、液压控制段和落座节流段.在液压控制段中气门开启不受凸轮型线的控制,使进气门的运行速度和加速度明显提高.与传统配气凸轮机构相比,在气门开启持续角相同时,FHVVS系统的气门开启角面值明显提高,且转速越低角面值提高幅度越大.试验表明:点燃式发动机采用FHVVS控制负荷,大幅度缩短了进气门开启时间,并在较短的进气门开启持续期内,提供了较大的气门开启角面值,使小负荷工况的泵气损失得到大幅度降低,尤其在小负荷、低转速时的改善幅度更为明显.

全可变液压气门机构对汽油机泵气损失及机械效率的影响

设计一种全可变液压气门机构(fully hydraulic variable valve system,FHVVS),实现气门最大升程、开启持续角和配气相位的连续可变,通过进气门早关方式取代传统节气门来控制发动机的负荷。试验结果表明:与传统节气门汽油机相比,无节气门汽油机可以显著降低中小负荷工况下的平均泵气损失压力,大幅度降低泵气损失、提高机械效率。在小于等于50%负荷工况点,发动机转速为2000 r/min时无节气门汽油机的机械效率可以提高3.6%~10.2%,3000 r/min时机械效率可以提高2.8%~7.1%。

汽油机泵气损失特性及其对性能的影响

根据某型号1.8L自然吸气汽油机的几何参数、试验数据和边界条件,建立一维仿真模型,分析了汽油机部分负荷的泵气损失特性、热效率特性和油耗特性,结果显示部分负荷时随着负荷的降低,节气门处压力损失增加,泵气损失增加,指示热效率降低,燃油经济性恶化,表明降低节气门处的压力损失对降低汽油机的泵气损失,提高热效率,降低燃油经济性有重要意义.

对两种“泵气损失”定义的商榷

在内燃机理论教学中，发现对自然吸气四行程发动“泵气损失”的定义，几种比较权威的文献作了两种不同的表述，致使基本概念被搞糊涂了。因此，很有必要通过讨论，将“泵气损失”的概念予以澄清。

节气门对进气泵气损失和进气均匀性影响分析

节气门是发动机的一个关键零部件,其对发动机的性能有着很大的影响。驾驶员通过油门角度调节发动机节气门开度,节气门开度变化对应进气流量变化和ECU中的喷油量脉宽,从而达到了调节发动机转速的目的。研究节气门开度对进气泵气损失和气缸进气均匀性的影响。研究过程中采用理论分析和仿真计算相结合的分析方法,结果表明:进气泵气损失伴随节气门开度减小而增加,进气流量系数波动性则伴随节气门开度减小而减小。

关于“泵气损失”定义的论辩

目前,在全国大中专院校的内燃机原理教科书中,对自然吸气四冲程内燃机的"泵气损失"存在着两种不同的定义:一种以清华大学刘峥等教授编写的<汽车发动机原理教程>中所叙述的为代表;另一种以西安交大周龙宝等教授编写的<内燃机学>中所叙述的为代表.

两级脉冲管制冷机穿梭和泵气热损失计算分析

脉冲管制冷机以空管取代了G-M和斯特林型制冷机中的冷端活塞,分析了由这种特点和交变流动引起的两级脉冲管制冷机的穿梭热损失和泵气热损失,以及损失的来源,并进行了详细的定量计算。

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。

无节气门负荷控制策略对汽油机性能影响的研究

在汽油机上取消节气门,采用可变气门升程和气门定时控制进气量,继而控制发动机负荷,实现汽油机的无节气门负荷控制。针对一台4缸汽油机采用可变气门驱动负荷控制方式建立了无节气门汽油机仿真模型,并得到试验验证。在此基础上研究了不同负荷控制方式对汽油机性能的影响。结果表明,采用可变气门开启持续期(VET)负荷控制方式可以有效降低汽油机部分负荷泵气损失,最大降低幅度达到57%,同时比油耗降低了5.63%。VET同样可以使全负荷时低速转矩和高速功率得到提高,其中低速转矩提升达到了27.8%。但VET实现汽油机怠速控制较为困难,需要同时采用降低气门升程的(VVL)控制方式,该控制方式下泵气损失有所提高,但是气门升程降低造成进气流通特性的改变使燃油雾化及燃烧得到改善。

进气门晚关与高压缩比技术在汽油机上的应用

针对混合动力汽车用发动机的特点,通过模拟和试验相结合的方法,研究了进气门晚关与高压缩比对汽油机部分负荷性能的改善作用以及由于发动机参数变化对外特性的影响.研究结果表明：部分负荷应用进气门晚关与高压缩比可在排放变化不大的前提下使发动机油耗降低4%～10%;进气门晚关控制负荷有效降低了泵气损失,配合几何压缩比的提高和点火提前角的优化,实现了较好的燃烧性能,提高了膨胀比;综合作用下使得有效热效率提高;较长进气持续期和较大几何压缩比的应用使得外特性扭矩降低2%～5%的同时,油耗平均5%.

发动机全可变液压气门机构进气性能的研究

在全可变液压气门机构中,通过设置在配气凸轮与进气门之间的液压气门驱动机构驱使进气门开启,用泄油控制机构释放液压系统中的油压使进气门关闭。通过模拟计算分析了该液压气门机构中气门运动规律的主要特征,计算结果表明这种液压气门机构可通过改变泄油初始相位角实现进气门最大升程和进气迟闭角的连续可变。新研制了具有全可变液压气门机构的发动机样机,并试验测量了样机的进气性能。试验结果表明,这种全可变液压气门机构能够控制发动机气缸内的进气量。这对于降低发动机泵气损失、研制无节气门汽油机是十分必要的。

增压直喷汽油机机械损失及分解摩擦试验研究

基于AVL试验台架,对一款先进车用增压直喷汽油机分别开展整机摩擦试验和分解摩擦试验,研究全转速范围内整机机械损失和各子系统机械损失的变化规律。研究结果表明:节气门开启与否对整机机械损失压力影响较大;在中低转速区域,节气门开启后发动机机械损失压力明显下降;但在高转速区域,发动机机械损失压力上升;在节气门开启时,增压器才对发动机倒拖功率有影响;随着转速增加,附件损失和曲轴损失所占百分比变化很小,气门机构损失所占百分比逐渐减小,而活塞连杆损失百分比逐渐增加;在低转速时,发动机机械损失主要为气门机构损失,1 000 r/min时达到52.3%;在高转速时,除附件损失外,其余3种损失大体相当。以上规律为提高增压直喷汽油机的机械效率提供依据。

利用废气滞留改善缸内直喷汽油机部分负荷性能的研究

废气滞留比传统的废气再循环具有更好的稀释和加热混合气作用，有利于减小汽油机中小负荷泵气损失，降低油耗。在一台缸内直喷汽油机（GDI）上对比研究了部分负荷下利用负阀重叠（NVO）产生废气滞留对于发动机性能的影响。结果表明，利用废气滞留方法可使发动机油耗降低5％～16％，并且随着负荷减小节油效果明显。分析表明，废气滞留可以提高进气歧管压力，明显降低泵气损失；混合气温度提高促进燃烧更完全，使燃烧效率得以提高；但燃烧速度会有一定程度降低，循环波动有所增大；综合作用下使得有效热效率提高。同时．废气滞留作用可降低缸内盲喷汽油机HC、CO排放．尤其可显著降低NOx排放达70％以上。

连续可变气门升程技术在汽油机上的应用研究

通过台架试验的方法,基于一台1.5L涡轮增压直喷汽油机,应用连续可变气门升程(CVVL)技术,在一定程度上实现米勒循环效果。在此基础上,对泵气损失、机械损失、理论热效率、米勒循环与LP-EGR的关系进行研究,提出优化方案并进行分析。试验结果显示,使用CVVL技术实现了米勒循环效果,泵气损失及机械损失均有一定降低,燃烧效率提高,但油耗降幅不明显。增大发动机压缩比,匹配LP-EGR系统,EGR降低油耗的作用非常明显,米勒循环的作用相对弱化,EGR对发动机的充气能力要求增强,导致米勒度有一定的降低。