提高四气门汽油机缸内滚流强度的研究

在四气门汽油机中，运用滚流运动组织快速燃烧过程或混合气分层稀燃过程，都需要提高滚流强度。作者在一台单缸四气门汽油机上，通过 Ｌ Ｄ Ａ 测量，研究了滚流的形成过程，提出了提高滚流强度的机理，并对进气道结构、燃烧室内进气门出口侧壁屏蔽对滚流运动强度的影响进行了初步研究。研究结果表明，在滚流形成过程中，缸内首先出现双涡旋结构，以后演变成为单涡旋结构的滚流运动。增加流经排气门侧的进气气流或抑制直接沿进气门侧缸壁流入气缸的气流，都能提高滚流强度。

用单一循环LDA测量法研究四气门汽油机缸内滚流运动的湍流结构

本研究在一台四气门汽油机上对缸内滚流运动进行了LDA测量，通过改进测试系统提高了数据率，用低通滤波的单一循环分析法计算了湍流结构参数。结果发现，滚流的湍流结构具有尺度大、频率低的特点；滚流运动在压缩末期破碎时，湍流的自相关时间和积分时间尺度显著增加。

二气门汽油机缸内滚流运动湍流特性的LDA试验研究

在一台具有较强滚流比的二气门汽油机上用二维 Ｌ Ｄ Ａ测量了燃烧室内沿气缸直径方向各测点处气流运动的规律。在考虑压缩过程中缸内滚流运动会受到影响的情况下对流场进行的分析表明，压缩过程初期和中期缸内滚流仍存在，只是到了压缩末期滚流才畸变破碎。通过相关分析和谱分析，说明了这一过程的发展变化复杂。作者建议使用有效平均速度的概念来计算湍流的积分长度尺度。

发动机进气道CFD数值模拟

应用CFD(computational fluid dynamics)对某型号发动机双进气道进行了数值模拟,计算得出气门在不同升程下的进气流量系数、涡流比及滚流比。通过将计算结果与试验结果进行对比,显示数据吻合良好,流量系数较高,并总结出了不同升程下气道流量系数的变化规律;同时,模拟结果表明气道-缸内具有良好的进气效果和明显的缸内滚流运动,进一步验证了CFD模拟的气道结构的合理性。

汽油机缸内反滚流辅助气道的流动特性

为改善汽油机稀燃性能,开发了一种可形成反滚流运动的辅助气道,进行了流动性能的实验研究.稳流实验台测试结果表明,仅采用辅助气道时,无量纲滚流强度最大为0.39,证实了设计的辅助气道具有较强的反滚流能力,有利于汽油机在部分负荷时实现稀薄燃烧,改善燃油经济性.增加辅助气道后,流量和流量系数比仅采用主气道时增大10%左右,并可以形成较强的斜轴涡流,有利于改善汽油机全负荷运行时的动力性能.

用时间序列方法识别内燃机缸内气体压力

本文对时间序列方法在监测内燃机缸内气体压力中的应用进行了研究。文中引入了“虚拟系统”的概念,从而通过气缸盖表面振动信号的时序模型(ARMA模型)求出了实际缸盖系统的传递函数,并成功地给出了利用内燃机表面振动信号重建缸内气体压力的方法,为内燃机运行中的状态监测提供了一种有效的手段。

内燃机气缸内湍流流动的数值模拟

本文基于快速压缩假设,对不可压流的标准κ-ε的双方程湍流模型进行了压缩性修正。8方程增添了两项,其系数C_3,C_4的取值根据压缩方式的空间维数确定。同时引入Richardcon来修正系数C_2,以考虑旋流影响。将此模型应用于内燃机气缸内压缩过程。计算结果表明,本模型能预测湍流参数,特别是湍流尺度的变化规律并与实验基本吻合。

四气门发动机缸内空气运动的试验和多维数值模拟计算

在倒拖工况下对一台四气门火花点火式发动机缸内流场进行了试验研究。试验采用加长活塞结构及透明活塞顶，利用激光多普勒测速仪（ＬＤＡ），对气缸轴线的速度分布进行了测量。结果表明：在进气过程中，气缸内产生了双涡结构；在压缩过程初期，由于从进气门经过排气门流入气缸的气流产生的涡旋逐渐增强，而从进气门侧缸壁直接流入气缸的气流形成的反向涡旋逐渐减弱，最后演变成了单一大尺度的滚动涡流；在压缩过程中后期，滚流经历了发展、衰减、畸变和破碎的过程。为了进一步理解滚流形成、发展及演变过程，对缸内流动过程进行了多维数值模拟计算。

汽油机缸内紊流运动控制因素的研究

利用热线风速法，研究了汽油机缸内紊流运动的部分控制因素，分析了转速、压缩比、挤气间隙、节气门开度等对缸内紊流运动的影响规律。研究结果表明，在压缩上止点附近，缸内紊流运动随转速的升高、挤气间隙的减小以及节气门开度的增大而加强，但随压缩比的升高而减弱；紊流时间尺度随转速的升高而减小，但基本不随其它参数变化；紊流空间尺度随转速的升高、挤气间隙的减小以及节气门开度的增大而增大，但随压缩比的增大而减小；转速升高时，紊流高频能量成份所占比例增大，但其它参数对紊流能量的频率分布状态影响不大。

利用排气动力提高二冲程汽油机的性能研究

在二冲程汽油机的排气过程中 ,采用排动管向排气口反射负压和正压波 ,负压波的峰值在下死点附近到达排气口 ,有利于气缸内的废气排出 ,正压波的峰值在扫气口关闭时到达排气口 ,将逃逸到排气管中的混合气再压回气缸 ,改善换气过程 ,提高充气效率。其结构参数为 LS455mm,LK 2 40 mm,LP3 8mm,LW1 3 0mm,LV1 50 mm,θ=1 0°,φ=2 0°的排气管 (带消声器 )。在 CT 50汽油机上与原消声器对比 ,功率可提高 1 7% ,比油耗下降 9.2 %。

小型二冲程汽油机缸内工作过程模拟

本文建立了用于小型二冲程汽油机的缸内工作过程计算模型，应用理论计算方法对缸内工作过程进行了较为详尽的描述，计算结果与试验结果基本吻合。

加水高压缩比汽油机的研究

提高往复运动式内燃机热效率的方法之一是提高发动机压缩比。发动机压缩比高,才能输出高功率和降低燃料消耗率。图1所示为压缩比提高后发动机热效率提高的理论值。对于汽油发动机来说,提高压缩比,易产生称作爆震的异常燃烧,不仅影响正常运转,而且还会使发动机受到很大损伤,因此在目前压缩比ε为(6～11)的基础上再提高,必须得想办法抑制爆震。

火花塞发火端外观与发动机内部工作状态

汽油机火花塞发火部位在工作中受燃气冲刷而烧蚀，使其表面产生沉积物、积炭、油污、甚至电极烧损熔化等。对此外观进行定期检查和定性分析，诊断出发动机的内部工作状况和了解火花塞的匹配性，从而对发动机作出必要的调整和处理，以达到提高其动力性、经济性和防止发动机异常损坏，提高使用可靠性的目的。