燃烧系统对汽油早喷压燃燃烧特性影响的模拟

以ZR180单缸柴油机为原型,利用三维流体动力学软件CONVERGE建立仿真模型,研究不同燃烧室形状、进气道形状和喷油器位置对汽油早喷压燃发动机工作状态和燃烧特性的影响.计算结果表明:进气流动对汽油早喷压燃工作状态有明显影响,采用切向进气道的发动机处于过渡态,动力性能降低,指示平均有效压力(IMEP)比螺旋进气道方案降低了13%;采用浅盆型燃烧室,放热率峰值和最大压力升高率峰值分别比ω型燃烧室提高了85%和120%,ω型燃烧室挤压区域的低温环境可能是导致该现象的原因之一.使用高面容比的ω型燃烧室,可提高缸内温度分层以拓展负荷,但IMEP降低;汽油早喷压燃燃烧特性对喷油器位置不敏感.

喷射比对汽-柴油双燃料压燃发动机燃烧及微粒排放特性的影响研究

在一台车用高压共轨增压柴油机上,基于均质混合气引燃(HCII)燃烧模式,采用进气道喷射汽油、缸内两段直喷柴油的双燃料部分预混的燃烧策略,探究了喷射比对不同负荷下汽-柴油双燃料发动机的燃烧及排放的影响。结果表明:小负荷时,随着喷射比增加缸内压力和温度下降,燃烧恶化;中高负荷下较高的喷射比可以改善缸内燃烧过程,小幅度提高动力性和经济性;试验负荷下,随着喷射比的增加,NO x排放降低;双燃料发动机较原机拥有更优的微粒排放特性,且随着喷射比的增加效果更加明显。

不同EGR形成方式对汽油机性能影响的仿真研究

利用GT-Power软件仿真探讨了降低排气门升程、提前和推迟排气正时、提前进气正时4种方式形成的内部废气再循环(EGR)对汽油燃烧和性能的影响。仿真结果表明,随着内部EGR率的增加,4种方式的发动机燃烧重心均推迟,燃烧持续期均延迟。但4种方式在形成相同的内部EGR率时,提前进气正时使发动机燃烧重心推迟更明显,燃烧持续期增长也更多,缸内燃烧温度最低,因此传热损失也最小,另外提前进气正时后泵气损失也最小,所以提前进气正时形成的内部EGR油耗更低,减少了22%。

汽油机进气歧管一维三维耦合仿真优化

进气阻力和各缸的进气量均匀性主要受到进气歧管的影响,对多缸汽油机动力性、经济性和排放性能具有重要影响。本文采用STAR-CCM+与GT-POWER耦合仿真方法,综合考虑了发动机实际工况和进气歧管实际结构对发动机性能的影响,对某增压直喷汽油机的进气歧管进行了优化。结果表明:通过1D/3D耦合计算可以获得各缸的压降和进气量偏差,通过分析进气歧管内的压力场和速度场,对进气歧管结构进行针对性的修改,降低了流动损失,提高各缸的进气均匀性。

燃油喷射压力对缸内直喷汽油机喷雾特性的影响

燃油喷射压力对混合气形成有直接影响,提高喷射压力可进一步降低直喷汽油机微粒排放。使用STAR-CD软件分别建立定容弹和发动机缸内喷雾计算模型,利用喷雾特性可视化试验进行喷雾模型有效性验证,其后分析了燃油喷射压力对喷雾贯穿距、索特平均直径等基本特性参数的影响,研究了燃油喷射压力对缸内混合气形成的影响。结果表明提高燃油喷射压力可有效促进燃油的雾化蒸发,加快混合气形成,提高混合气分布均匀性。

喷油压力对直喷汽油机燃油湿壁的影响分析及优化研究

以某使用五孔喷油器的2.0 L缸内直喷发动机为研究对象,使用CONVERGE软件建立了定容弹喷雾和发动机缸内流动喷雾的数值计算模型,分析了燃油喷射压力对喷雾贯穿距和索特平均直径的影响,研究了燃油喷射压力对缸内湿壁现象的影响。使用段喷射策略对35 MPa燃油喷射压力时的燃油湿壁问题进行改善。结果表明,燃油喷射压力的提高会使油束贯穿距增大,从而导致燃油湿壁量明显增多,但采用3段喷射策略可以有效降低高压喷射下的燃油湿壁量。

直喷汽油机预混和分层稀薄燃烧特性对比研究

以多孔喷油器中间布置的热力学单缸直喷汽油机为平台,研究了预混和分层2种喷雾模式在发动机不同负荷的燃烧与排放特性,以及分层稀薄燃烧对发动机最大指示热效率的影响。研究结果表明:在燃烧循环变动系数(COV)不超过3的情况下,分层稀薄燃烧能够显著提高发动机部分负荷的过量空气系数极限,并且能在增压全负荷稀薄燃烧工况提高发动机的燃烧稳定性。在部分负荷(转速为1 500 r/min,平均指示压力(IMEP)为0.2 MPa)过量空气系数λ从1.0提高到1.5,泵气损失降低了26.30%,在2 000 r/min自然吸气全负荷工况,单缸机的最大指示热效率达到44.25%。提高λ,CO排放降低,NO_x排放先升高后降低,HC排放先降低后升高。

某车型三元催化器载体碎裂机理分析与策略优化

为解决某车型开发试验过程中三元催化器载体碎裂问题,通过分析和排查,确认高温是三元催化器载体碎裂的主要原因。分析了导致减速和加速过程温度升高的内在原因,并在硬件不变的前提下进行了参数和控制策略优化,试验结果表明,三元催化器的温度均控制在950℃以内,解决了三元催化器载体碎裂问题。

滚流比对缸内直喷汽油机燃烧速度的影响研究

滚流比会影响缸内直喷汽油机的混合过程,从而影响缸内燃烧。利用2种具有不同滚流比的单缸机缸盖,在汽油光学单缸机平台上开展了不同转速和负荷的试验研究,探究滚流比对滞燃期、碳烟排放与燃烧循环稳定性的影响。试验结果表明,提高滚流比能够减小喷雾宽度和喷雾锥角,提高火焰扩散速度。提高滚流强度能显著缩短发动机的滞燃期,推迟喷油正时,能够加强高滚流对滞燃期的缩短程度。对于不同的滚流比,从点火到火焰向单侧传播20 mm的时间与燃烧滞燃期息息相关。喷油正时较早时,低滚流比会引起燃烧循环波动增加、碳烟排放增加;但高滚流比不会引起燃烧循环波动和碳烟排放的严重恶化。因此,提高滚流强度能拓展最佳喷油正时。

EGR协同点火对火花辅助压燃汽油机性能的影响

研究了EGR率及点火时刻对火花辅助压燃(SACI)燃烧及排放特性的影响,分析了SACI模式下放热模式切换时刻与燃烧参数之间的关系。结果表明,外部废弃再循环(EGR)可以有效降低SACI燃烧压力升高率,在抑制爆震的同时起到了改善燃油经济性和NOx排放的作用;SACI切换时刻与获得最佳动力性和经济性的CA50存在对应关系,调整点火时刻将CA50和SI/CI切换时刻分别调整在9~10°CA ATDC及2°CA ATDC范围内,发动机可以获得最佳的扭矩和有效燃油消耗率(BSFC)。

柴油喷射时刻及汽油比例对均质混合气引燃模式排放性能的影响

在均质混合气引燃模式下,研究了不同汽油比例和柴油喷射时刻对燃烧、常规气体和微粒的影响。发动机转速设定为1600 r/min,设定循环喷油量总热值为原机50%负荷工况喷油总热值,设定汽油比例为65%、70%、75%,柴油主喷时刻为−10°CA、−5°CA以及0°CA。结果表明:在本次试验的最优策略下扭矩提升5%,NOx比排放降低60%,达到0.31 g/(kW·h),核态微粒数量浓度降低80%,积聚态微粒数量浓度降低97%。本文研究结果展现了均质混合气引燃模式在降低微粒和NOx方面的巨大潜力。