新型汽油机缸内直喷燃烧系统的研究

所开发的汽油机缸内直喷燃烧系统基于射流燃烧系统,由燃烧系统、燃油供给系统和相应的电控系统3部分组成。根据喷油器不同布置方案,设计了2种燃烧室。所开发的汽油机缸内直喷燃烧系统的高压供油系统能基本满足系统喷油要求,研制的电控系统基于PC机,可在线调整控制参数和采集数据。通过一台改装的单缸试验机,研究了喷油正时对发动机运转性能的影响。

新型汽油机缸内直喷燃烧系统用电控系统的开发

介绍了基于射流燃烧系统的一种新型缸内直喷燃烧系统的研究开发,重点介绍了其中的电控系统。所开发的电控系统基于ＰＣ机,运行于ＤＯＳ操作系统下,扩展性好,利用自带汉字小字库技术编制成中文操作界面,兼顾了操作方便和响应实时性,集成的数据采集系统可在对发动机进行控制的同时实现大数据量的采集和在线数据显示。试验表明,该套系统工作稳定可靠,能初步满足新型缸内直喷燃烧系统的要求。

米勒循环汽油机燃用氢气燃烧及排放特性分析

基于一台高压直喷米勒循环汽油机加装氢气喷射系统,试验研究了发动机燃用汽油与氢气时燃烧与排放的差异。结合电子增压器,通过增大过量空气系数,探索氢气发动机超稀薄燃烧模式热效率潜力,分析了汽油机三效催化转化器对氮氧化物转化效率和NH3的影响规律。结果表明:大负荷工况下氢气发动机对爆震较为敏感,采用稀薄燃烧方式可进一步提升氢气发动机有效热效率水平。2500 r/min转速条件下,缸内平均有效压力(Brake mean effective pressure,BMEP,记为PBME)=0.8 MPa时,过量空气系数由1.0增大至3.0时,热效率值增幅可达30%,NO_(x) 排放降幅可达约98%,且当负荷进一步提升至PBME=1.1 MPa时,热效率突破43.0%。传统汽油机TWC对氢发动机NO_(x) 转化效率在偏浓工况下相对较高,且在偏浓工况下,TWC后会产生大量氨气,当混合气进一步稀释后NH3生成量显著降低。

面向缸内直喷汽油机燃烧调控中若干基础问题研究综述

汽油机缸内直喷技术可比进气道喷射自然吸气均质混合气汽油机热效率提高20-25%。然而稀燃时火焰传播速率低,火核生成困难,因此采用分层混合气燃烧组织方式用于提高点火性能和燃烧速率,采用提高缸内充量运动强度和废气再循环在保证燃烧速率的同时降低NOx排放。因此对缸内直喷汽油机燃烧调控进行研究具有提高内燃机利用效率的意义。

小缸径增压直喷汽油机燃烧系统开发

高性能、低油耗、低排放的增压直喷汽油机开发目标对燃烧系统的设计提出了更高的要求。介绍了基于CFD仿真分析和试验的小缸径增压直喷汽油机燃烧系统开发。对进气道、燃烧室、喷油器油束布置等与燃烧系统相关的因素进行了优化和匹配,对优化后的流量系数、滚流强度、湍动能水平、活塞顶和气缸套油膜量、过量空气系数(Lambda)进行了评估,并对优化后的燃烧系统进行了气道试验和性能试验验证。结果表明,优化后的燃烧系统达到了产品开发目标。

汽油机缸内直喷周向分层燃烧系统的试验研究

开发了一台采用缸内直喷周向分层燃烧系统的汽油机 ,对喷嘴型式、火花塞与油束相对位置、供油提前角、喷油压力、进气涡流比、喷油泵柱塞直径和压缩比等燃烧系统的主要参数进行了优化 ,得到了发动机燃用汽油时的最优参数。采用缸内直喷周向分层燃烧系统后 。

点燃式航空重油直喷发动机燃烧系统设计

为实现航空重油在点燃式二冲程发动机上良好的油气组织和燃烧,采用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)仿真的方法针对点燃式二冲程航空重油活塞发动机开展了缸内直喷燃烧系统设计研究,获得了适用于航空重油发动机缸内直喷方式的燃烧室设计方法.通过缸内直喷燃烧室参数化设计,得到了主要结构参数对油气混合过程的影响规律,即燃烧室的偏置距离、半径和深度的变化会影响缸内气流、喷雾和燃烧室壁面三者间的相互作用,从而产生不同的油气混合效果.通过参数正交分析方法,以指示功率和指示比燃油消耗率为评价参数,获得满足性能要求的最佳燃烧室参数组合,结果表明:设计参数为偏置距离8 mm,半径23.5 mm,深度30.2 mm,可使发动机以2.4%的功率损失获得16.9%的经济性改善.

滚流比对缸内直喷汽油机混合气形成及燃烧的影响

用FEV评价方法对两种进气道稳态流动特性进行了对比,适当减小气道与气门座夹角,可使滚流比提高约20.3%,而流量系数降低了11.8%.用FIRE软件对使用两种滚流比气道发动机的缸内流动进行了仿真,分析了滚流比对气流运动、混合气形成及燃烧的影响,并对其进行了试验验证.结果表明,在低速和高速工况下,高滚流比可以提高燃烧速率,改善燃烧稳定性,使燃油消耗率降低约10%.同时,高滚流比发动机由于具有较强的气流运动及缸内湍动能,混合气分布更加均匀且燃烧更充分,因此HC和CO排放也相应降低,而较高的缸内温度使得NOx排放在低速时增加比较明显.

火花点火对缸内直喷汽油机HCCI燃烧的影响

实现汽油机均质混合气压燃(HCCI)的难点是着火控制。在缸内直喷汽油机上实现了HCCI燃烧,研究了火花点火对HCCI燃烧特性的影响。结果表明,HCCI燃烧方式较火花点火(SI)火焰传播燃烧方式放热速率快,热效率高,NOx 大幅度降低。在HCCI临界状态时,火花点火有助于提高燃烧稳定性,抑制失火和爆燃,降低循环波动;当火花点火时缸内温度远超过临界着火温度时,火花点火对HCCI燃烧影响不大。火花点火在SI/HCCI燃烧模式切换工况时,能提高瞬态过渡平顺性。

点火定时对缸内直喷汽油机燃烧及颗粒物排放的影响

采用燃烧分析仪和DMS500型快速颗粒取样分析仪,在一台缸内直喷汽油机上进行了点火定时对燃烧过程和颗粒物排放影响的试验研究。结果表明:随着点火定时的不断延迟,火焰发展期逐渐缩短,快速燃烧期逐渐增大,缸内压力峰值逐渐下降,瞬时放热率峰值和缸内最高燃烧温度均逐渐降低且后移,放热过程迟缓,膨胀行程缸内温度逐渐升高。缸内直喷汽油机排气颗粒物排放呈包括核态和积聚态颗粒物的双峰分布;随点火定时的推迟,核态和积聚态颗粒物峰值数密度均逐渐降低,颗粒物总数量浓度逐渐降低,积聚态颗粒物峰值粒径逐渐减小,而核态颗粒物峰值粒径受点火定时的影响较小。

缸内直喷式汽油机燃烧特性分析

采用燃烧分析仪测录了高负荷燃用化学计量比混和气式缸内直喷式汽油机在典型工况 (2 2 0 0r/min ,Pme=0 70MPa和 180 0r/min ,Pme =0 4 6MPa) 下的示功图 ,并对发动机的燃烧特性进行了分析。研究表明 ,发动机具有良好的燃烧特性。

基于2阶段喷射的缸内直喷汽油机HCCI燃烧的研究

在缸内直喷汽油机(GDI)上采用2阶段燃油喷射技术来控制缸内混合气形成和燃烧,在GDI发动机上实现了均质混合气压燃(HCCI)燃烧方式,研究了缸内2阶段汽油喷射对HCCI燃烧特性的影响。结果表明,压缩行程中的第2次喷油时间可以有效地控制燃烧始点,二次喷油持续期可以控制燃烧速率、燃烧相位和拓宽发动机负荷。

点火时刻对缸内直喷汽油机燃烧过程影响的研究

利用计算流体力学(CFD)仿真技术,建立了某分层稀薄燃烧缸内直喷汽油机(GDI)的计算模型。研究了点火时刻对该GDI发动机缸内燃烧过程影响的变化规律。结果表明,随着点火推迟,缸内最高燃烧压力降低,缸内温度先升高后降低,CO的排放逐渐降低;而随着点火时刻提前,最大放热率峰值先增加后减小。

缸内直喷汽油机共轨系统结构参数优化

为了降低缸内直喷汽油(Gasoline direct injection,GDI)发动机共轨系统的轨压波动,同时减少共轨系统结构参数实验标定的工作量,提出了基于改进型遗传算法的共轨系统结构参数优化设计方法。首先,在GT-suite搭建了GDI共轨系统模型,该模型主要由高压泵模型、共轨管模型、喷油器模型及低压泵模型组成;其次,通过动力学特性分析了共轨管体积、阻尼孔直径对共轨压力波动及上升时间的影响,并验证了模型的合理性;然后设计了基于前馈和反馈相结合的共轨压力控制系统,在此基础上,以共轨压力波动及上升时间为目标函数,以阻尼孔直径和共轨管体积为优化变量,提出了基于改进型遗传算法的共轨系统多结构参数优化方法;最后,通过仿真实验验证了本文方法的有效性。

过渡闪沸喷雾对缸内直喷汽油机性能影响研究

利用CONVERGE软件仿真分析了缸内直喷汽油机中速大负荷工况下过渡闪沸喷雾对整机性能的影响规律,对比分析了过渡闪沸喷雾状态和冷态喷雾状态下汽油机的缸内混合气形成、燃烧及排放特性。结果表明:随着燃料温度升高,燃油喷雾液滴粒径减小,喷雾破碎和雾化速度加快,当燃料温度达到380 K时,喷雾在速燃期之前索特平均粒径已降低至0 mm附近。过渡闪沸状态下,发动机缸内平均温度、缸压峰值和放热率峰值均高于冷态喷雾状态。燃料温度为380 K时与360 K时缸压峰值相差不大。过渡闪沸状态下发动机的soot排放低于冷态喷雾,且NO_(x)排放较高,燃料温度为380 K时相对于360 K时soot排放下降了80%以上,而NO_(x)排放仅上升8%。在低温冷态喷雾下,燃料温度的提高对发动机缸内混合气形成、缸内燃烧状态以及soot排放生成均有显著影响。过渡闪沸喷雾状态下,缸内气流运动对于缸内混合气形成的影响效果相比于喷雾破碎程度的影响效果更为显著。过渡闪沸喷雾状态下继续提高燃料温度对于发动机混合气形成、燃烧状态和发动机排放改善效果逐渐减弱。

缸内直喷汽油机与高压共轨柴油机燃油供给系统对比

缸内直喷汽油机和高压共轨柴油机均采用缸内直喷燃油的技术,因汽油和柴油性质不同,缸内直喷汽油机和高压共轨柴油机结构的不同,两者的燃油喷射系统有区别。文章从燃油系统结构组成和燃油喷射控制两方面对两者的燃油系统做了对比分析,可为汽油机缸内直喷技术和柴油机高压共轨技术的研究提供参考。

缸内直喷汽油机燃油系统故障诊断技术

以大众TSI发动机为例,分析缸内直喷汽油机燃油系统的常见故障原因,总结了缸内直喷汽油机燃油系统的油压和油泵的检测、数据流读取分析、执行元件自测试、主要电控元件检测等故障诊断方法,介绍一起诊断技术应用的实际案例。

缸内直喷汽油机多种燃烧模式的试验研究

基于量产增压缸内直喷汽油机,采用可变升程机构实现多种燃烧模式,在低升程下实现了均质燃烧、分层稀燃和均质压燃。试验结果表明:在转速2 000r/min,负荷0.2MPa,0.4MPa下,均质压燃的燃烧持续期最短,放热最快;在转速2 000r/min,负荷0.2MPa下,均质压燃的燃油消耗率最低,达到337g/(kW.h),同时均质压燃的NOx排放远低于均质燃烧和分层稀燃。

缸内直喷式二冲程汽油机FAI电控系统的开发设计

本文介绍了一个发动机控制单元 (ECU)的硬件设计原理与特点 。

一款1.5L缸内直喷汽油机的燃烧系统设计

基于进气道三维流场测试装置、定容弹喷雾试验台和光学单缸机测试系统组成的缸内直喷汽油机燃烧系统可视化开发平台,开发设计了满足设计要求的高性能进气道,并匹配了缸盖燃烧室和活塞,有助于缸内混合气的形成,提高燃烧速率;综合考虑排放与机油稀释量的基础上,优化设计了喷雾靶点。对所设计的燃烧系统进行了光学单缸机试验和热力学多缸机试验验证。结果表明,进气道和燃烧室组织引导的气流在缸内形成高滚流,对喷雾油束有强烈的弯卷作用,极大促进了均质混合气的形成,并减小喷雾碰壁的风险;喷雾靶点的合理设计有效避免喷雾油束与壁面的碰撞,减少了机油稀释率和起燃工况HC排放;所设计的燃烧系统搭载1.5TGDI发动机实现了80kW/L、最大扭矩250N·m、排放较低的性能指标。