基于PLIF光学测量的排气回流EGR分层效果

利用进气行程排气门二次开启实现排气回流,并通过排气门行为参数和滚流强度的改变对回流废气的缸内分层分布进行主动控制.为探究不同影响因素下回流废气缸内分布的规律性,在一台滚流气道单缸光学发动机上应用平面激光诱导荧光法测量了不同排气门二次开启规律、不同进/排气压差以及增强滚流等条件下回流废气在不同曲轴转角的分布状态.结果表明:排气门二次开启时刻在进气行程中后期时,回流废气会随着缸内已形成滚流运动沿燃烧室外围产生旋转运动,在近点火时刻保持回流废气与新鲜空气的分层分布状态;排气门二次开启时刻在进气行程前期时,由于缸内未形成有效的滚流运动,回流废气过早进入气缸基本形成均匀混合气;进气行程中后期较高的排气门二次开启升程仍能形成良好的EGR分层状态,并且还能起到减缓滚流旋转运动的作用;进/排气压差过大时,回流废气量较大,废气气流运动也较强,不易于产生EGR分层;较强的滚流运动可以加快回流废气缸内旋转速度,相同的曲轴转角内产生更大的转移幅度.

基于流固耦合模型的制冷压缩机排气回流研究

排气回流对往复式制冷压缩机能效具有重要影响。排气回流因排气阀片运动与气体流场相互作用而产生,因其位置、速度、流场等因素,难以对其进行准确测量。本文建立了制冷压缩机流固耦合模型,对阀片运动和制冷工质在压缩机内的循环过程进行数值模拟,并通过实验平台验证了模型的准确性。基于流固耦合模型,研究了不同压缩比、不同转速和不同限位器高度下排气回流的变化规律,对排气回流流量进行了定量求解。仿真结果表明,压缩比越大排气质量流量越大,限位器高度越高排气回流量越大,此外,转速变化对压缩机排气回流影响较大。运用流固耦合模型,结合阀片动态特性,分析流量、流速变化,为制冷压缩机优化提供了新思路。

排气道压力波动对发动机二冲程减压制动性能的影响

为分析排气管内压力波动对发动机二冲程制动功率的影响,以某重型柴油机为研究对象,利用GT-Power建立发动机二冲程制动一维模型,通过修改排气型线开展排气道压力波动对制动性能影响的研究。结果表明:第二次减压制动(the second compression release braking,2nd CRB)相位开启时的压力波动会影响到其他气缸的排气回流,进而影响发动机的制动功率。进一步对排气管进行三维流场计算,证明了其他气缸2nd CRB相位排气门开启时的压力波传递对排气回流阶段排气回流的影响。最后通过试验设计(design of experiment,DoE),结合响应面拟合和粒子群算法对排气管几何尺寸进行优化,优化后该柴油机二冲程减压制动模式下2100 r/min工况的最大制动功率可达到395.08 kW。

直喷汽油机排气门二次开启对回流废气分层和燃烧特性的影响

以某款1.4L滚流气道汽油机为研究对象,应用三维计算软件AVL Fire对进气行程排气门二次开启不同控制参数产生的回流废气缸内分层分布效果和燃烧性能改善进行了研究,同时通过光学测量实验验证了该废气分层方案的规律性。计算结果表明:进气行程排气门二次开启时刻较早时,回流废气基本形成均质分布状态,而回流废气在进气大涡滚流形成以后进入能够形成与新鲜空气明显的分层分布效果;较长的排气门二次开启持续期可以增大废气回流量,同时还能减弱滚流强度,有利于促使回流废气较早进入气缸而不产生过旋转废气;较高升程的回流废气不利于应用新鲜充量进气流的推动作用,而易产生向燃烧室中心的扩散;回流废气能够在废气分层分布和热效果两方面降低EGR对燃烧的不利影响,在暂不考虑可能发生爆震的前提下,排气门二次开启持续期在进气上止点后70~180°CA ATDC、最大升程5mm、EGR温度850K工况要比EGR温度298K的分层冷EGR工况以及与分层冷EGR工况相同空气质量的均质EGR工况缸压峰值分别高出51.4%和79.8%,放热率峰值分别高出91.4%和147%。