稀燃天然气发动机缸压数据采集及循环变动分析

运用虚拟仪器技术开发了天然气发动机缸内压力信号采集和分析系统.系统以软件为核心代替了大部分硬件功能,采集精度达到0.18°CA,并能够有效滤除信号中的噪声,满足连续多循环采集与分析的要求.利用计算燃烧循环变动系数与重构缸内压力时间序列相空间的方法对当量比对天然气发动机燃烧循环变动的影响进行了研究.结果表明,当量比越小燃烧循环变动越明显,缸内压力相空间中曲线簇的发散现象就更加明显.

基于动力学的发动机正时皮带怠速噪声仿真分析及试验研究

以某3缸增压直喷汽油机正时皮带怠速低频噪声为研究对象,通过试验锁定噪声源和噪声频段,并对该噪声产生机理进行分析。针对该噪声源和噪声频段,通过一维动力学仿真的方法来优化正时皮带系统的布置参数,寻找到降低该噪声的方法,并最终通过噪声振动平顺性(NVH)试验验证了提高皮带刚度和增加小惰轮的方案能够有效降低该噪声。

基于计算流体动力学分析的增压发动机燃烧系统优化

利用STAR CD软件,对增压发动机缸内流动进行了数值模拟,研究了不同进气道和燃烧室设计对缸内流动过程的影响。研究表明,高滚流比气道和四挤气燃烧室方案下,燃烧系统缸内瞬态滚流比和湍动能均得到提高,且湍动能中心更靠近气缸中心。基于研究对增压发动机燃烧系统进行了优化,在1 500 r/min满负荷时,优化后燃烧持续期曲轴转角减小了3°CA。

车辆匹配直喷增压发动机的NEDC/WLTC循环排放分析

基于某轿车匹配直喷增压发动机的整车排放试验结果,分析了NEDC循环与WLTC循环下排放污染物的差异,分别对2种循环的CO、THC、NOx、PN排放的产生阶段及产生原因进行了分析,并分析了排气温度对排放的影响。由于WLTC循环的工况更加复杂,车速变化更加频繁,导致CO、NOx排放较NEDC循环高。通过对2种循环的排放分析可知,NEDC循环的排放污染物主要产生于冷起动阶段及急加速阶段,WLTC循环的排放污染物主要产生于低速阶段及超高速阶段。NEDC循环的冷起动阶段和WLTC循环的低速阶段产生较多排放的原因是:一方面缸内温度低、燃油蒸发雾化差;另一方面排气温度低,催化器催化效率低。NEDC循环的急加速阶段和WLTC循环的超高速阶段由于存在过渡工况,导致发动机缸内燃烧不完全,排放增加。此外,NEDC循环的急加速阶段和WLTC循环的超高速阶段排气温度接近800℃,导致催化器催化效率下降,低于90%,引起排放增加。

基于计算流体动力学的曲轴箱强制通风气体分布均匀性研究

以发动机曲轴箱强制通风系统为研究对象,应用STAR CCM+软件建立计算流体动力学仿真模型,对强制通风系统气体在各缸的分布进行数值模拟,并进行优化,以提高强制通风系统气体分布的均匀性,从而保证各缸燃烧的均匀性,避免由进气歧管设计不合理所导致的各缸燃烧不均、怠速抖动等问题。

配气机构怠速噪声的动力学仿真分析及试验研究

以某直列四缸自然吸气汽油机为研究对象,论述挺柱直驱式配气机构怠速气门落座噪声的产生原因及其优化方法;应用配气机构专业分析软件AVL-EXCITE Timing Drive建立配气机构动力学计算模型并进行仿真计算;针对冷态和热态下不同的气门间隙优化凸轮型线的缓冲段高度以降低气门落座速度,从而降低气门落座冲击能量,达到降低气门落座噪声的目的。

基于流固耦合的汽油机整机温度场的仿真分析

整机温度场是发动机冷却效果的直接表现,是判断发动机水套设计是否合理的主要衡量指标。文章利用STAR CCM+软件对某汽油机缸体-缸盖进行流固耦合分析,对发动机在额定工况点的缸体、缸盖温度场分布和水套内的流场温度场进行分析,并将计算结果与试验进行了对比。

基于NEDC循环的增压直喷汽油机颗粒物排放控制

为了研究涡轮增压缸内直喷汽油机(TGDI)匹配整车在NEDC循环时颗粒物排放特性,以一款1.5L TGDI发动机为研究对象,在发动机台架上运行车辆NEDC循环对应的发动机工况来测试初始PM(Particulate Matter)与PN(Particulate Number)。该发动机初始PM为10 mg/km,PN为12×1013。PM排放不满足欧五,PN排放不满足欧六B,PM与PN排放均不满足开发目标。通过燃油二次喷射,优化二次喷射点火角,优化启动阶段空燃比,优化三元催化器加热时间与油轨压力,最终使PM降为1 mg/km,PN降为2.5×1012,满足欧六B与开发目标。研究表明:汽油二次喷射可以降低50%的颗粒物排放;三元催化器加热时间由60 s增加至80 s,可以降低10%的PN排放;PN与PM随着轨压压力的升高,先降低后升高,轨压压力0.8 MPa为最优方案。

基于米勒循环发动机的缸内流动优化

采用三维计算流体力学软件STAR-CD对某米勒循环发动机进行数值模拟计算,分析进气道喉口附近截面积、燃烧室进气鼻梁区气门遮蔽以及活塞顶凸台高度和凹坑直径对米勒循环发动机缸内瞬态滚流比和湍动能的影响。结果表明:优化进气道喉口附近截面积、燃烧室进气鼻梁区气门遮蔽以及活塞顶凸台高度和凹坑直径能够提高缸内滚流比和湍动能,3种优化方案对缸内流动改善的效果顺序依次为进气道、活塞和燃烧室。