基于1D/3D耦合仿真的汽油机EGR均匀性优化

基于某4缸带外部废气再循环(exhaust gas recycle,EGR)功能的自然吸气汽油机,采用1D热力学和3DCFD耦合仿真的方法研究了部分负荷工况各缸EGR分配的均匀性,并在性能台架上研究了EGR分配不均对各缸燃烧速度的影响。研究结果表明:缸内实际EGR均匀性不仅与EGR系统设计有关,同时也受到各缸进气的均匀性的影响;EGR的不合理分配会导致各缸燃烧速率不均,继而增大燃烧循环波动率。基于所建立的1D/3D耦合分析方法,对EGR分配孔板结构进行了详细仿真优化,EGR分配均匀性得到显著改善。在随后的试验中,各缸燃烧一致性明显改善。

GDI发动机冷怠速工况缸内混合气形成模拟研究

采用三维CFD仿真建立了缸内直喷发动机冷怠速工况缸内混合气形成过程仿真模型,并与光学发动机台架测量结果进行了对比,验证了仿真模型的准确性。基于仿真模型研究了冷怠速工况两次喷油正时与喷射比率对缸内混合气形成、燃油碰壁的影响。研究结果表明:进气行程喷油过早会导致活塞顶油膜增加,过晚喷射则会导致缸套壁面油膜增加,进气行程喷油正时对缸内混合气分布有一定的影响,但压缩上止点附近火花塞附近浓区形成与保持主要由压缩行程喷射来实现;压缩行程喷油过早,在点火时刻缸内会形成相对均质的混合气分布,过迟则会导致活塞顶油膜量急剧增加;两次燃油喷射量比率对火花塞附近浓区的形成影响相对较小,但压缩行程喷射量过多会导致活塞顶油膜量明显增加。

采用简化燃烧室研究柴油机缸内流动

本文采用简化燃烧室研究柴油机燃烧室结构参数对涡流比的影响。简化燃烧室排除了实际燃烧室边界形状的复杂性,主要结构参数之间的可比性更强。研究表明,缸内总体平均涡流比遵循角动量守恒定律,由流体平均旋转半径、角动量、以及摩擦耗散决定。上止点附近,横截面上的平均涡流比除受上述三种因素影响外,还受燃烧室内涡环的影响,涡环的强弱取决于活塞凹坑形式;横截面切向速度分布因受涡环影响,而不能简单归结为刚体流与势流的组合。

柴油机燃用生物柴油的碳烟排放模拟

开展柴油机燃用生物柴油时的碳烟生成量的研究,基于广安碳烟模型提出了一种计算燃用生物柴油的碳烟排放公式。以实测示功图作为输入数据,结合喷雾与空气卷吸子模型、油滴蒸发燃烧子模型、传热子模型以及广安博之碳烟子模型,建立柴油机燃用生物柴油时碳烟排放的准维预测模型,计算碳烟生成量。结果表明,十三工况的计算值与试验实测碳烟排放量吻合,该模型适用于工程上模拟含氧燃料的碳烟排放。与柴油相比,由于柴油机燃用生物柴油时着火时刻提前,较早地达到碳烟生成的触发温度,燃烧开始阶段生成碳烟增加;但是由于生物柴油属于含氧燃料,其碳烟生成峰值和最终排出量均比柴油的低大约50%。

滚流比对增压汽油机循环变动影响的试验研究

研究了2种不同滚流比进气道对涡轮增压汽油机燃烧循环变动的影响规律。结果表明,高滚流气道相对低滚流气道,不仅可加快燃烧,缩短燃烧持续期,还明显地降低了燃烧循环变动,燃烧循环变动各参数中缸内最大爆发压力和最大压升率循环变动表现较为明显,分别降低了44.7%和61.3%。分析循环变动的原因,2种滚流比气道的缸内最大爆发压力都与燃烧起始时刻呈现一定的线性关系,低滚流气道受着火时刻的循环变动的影响,缸内最大爆发压力循环波动更加明显。