喷射策略对直喷氢气发动机燃烧与排放的影响

为了提高缸内直喷氢气发动机的热效率,利用三维软件CONVERGE建立氢气发动机单缸仿真模型,分析了不同喷射策略对缸内混合气形成、燃烧与排放的影响。结果表明:随着喷射压力的增大,喷射持续时间缩短,喷氢持续期内湍动能增大,有利于提高混合气均匀性,但喷氢结束后缸内湍动能迅速衰减,对混合气的混合影响作用变小。喷射压力为4 MPa时,缸内形成的分层混合气促进了燃烧进行,使CA50更接近压缩上止点,热效率增大,但升高的燃烧温度使得NO_(x)排放增加。随着喷射正时延迟,混合时间缩短,均匀性呈现下降趋势,利用活塞顶部凹坑可提高混合气均匀性,上止点前100°CA时热效率提高,延迟至上止点前80°CA,均匀性过低,缸壁聚集大量浓混合气使传热损失增加,热效率降低。

GDI发动机与涡轮增压器匹配性能

涡轮增压系统决定了发动机的进气能力,严重影响整机燃烧性能。为优化汽油缸内直喷(gasoline directinjection,GDI)发动机的热效率,利用GT-Power软件搭建了一维仿真计算模型,并基于试验数据完成模型标定。通过热力学仿真计算,分析了不同增压系统对发动机动力性、经济性的影响。研究结果表明:采用定压增压结构,能减少泵气损失,提高发动机在高速工况时的热效率。但其低速性能较差,不满足车用发动机对低速转矩特性的要求。采用脉冲增压结构能有效改善发动机扫气,低速时压气机喘振裕度大。为解决脉冲增压结构高速工况涡端效率较低的问题,扩宽了涡前流道并使用大流量涡轮机方案,使泵气损失明显减少,最大功率点比油耗降低了11.7 g/(kW·h)。证明该措施有效提高了汽油机性能,满足开发需求。