米勒循环结合两次喷射对缸内直喷发动机起动工况下混合气的影响

为探究直喷发动机第二次喷油时刻、两次喷油比例对燃油蒸发与混合气形成质量的影响,在一台汽油缸内直喷(GDI)发动机进气门早关(EIVC)米勒循环单次喷射的基础上,采用控制变量的方法,在两次喷油量相同的情况下,设计了7组不同的第二次喷油时刻方案,并在最优喷油正时的基础上,设计了6组不同喷油比例的方案进行试验。结果表明:在压缩冲程中后期,缸内湍动能随着喷油重心的后移而增强;随着二次喷油正时的推迟,更多的燃油附着位置从活塞顶部转向缸套表面;当二次喷油正时为进气上止点后150°曲轴转角、喷油比例为2∶1时,附壁油膜蒸发效果最佳,点火时刻缸内残余油膜量最少,较原机下降95%,并且该条件下当量比分布良好,在火花塞附近形成了当量比为1.3的微浓混合气,有助于火核的形成。

GDI发动机EGR分层技术仿真分析

基于FIRE软件以某1.4T汽油缸内直喷(GDI)发动机为研究对象,对单侧进气道均质废气再循环(EGR)、下侧引入和侧面引入EGR回路3种方式进行模拟,并得到以下结论:3种方式在活塞经过下止点上行时会出现废气扩散加剧现象;单侧进气道均质EGR的模式获得的分层效果并不理想,在点火时刻火花塞附近区域的局部EGR率过高;降低EGR侧压力会对整体EGR率产生很大的影响,缸内大部分区域的局部EGR率趋于一致,火花塞附近区域局部EGR率相对较高。单侧进气道下侧引入EGR回路和均质EGR 2种分层方式的掺混趋势十分相似;进气道侧面引入EGR的分层方式对进气行程时的EGR分层有显著的改善,仅小部分废气从气缸中心一侧进入气缸,在175°曲轴转角(CA)时局部EGR率差达到80%,但是在点火时刻火花塞附近局部EGR率差仅能保持30%左右;增加了气流挡板之后,在点火时刻缸内仍可以保持接近30%的局部EGR率差,火花塞距离局部EGR率较高的区域也比较远;增加EGR回路直径后,点火时刻缸内EGR率差增加了9%,总EGR率提高4.5%,火花塞附近区域局部EGR率在14%左右;转速升高后会使EGR分层效果变差,火花塞附近区域局部EGR率升高。

环境温度对汽油缸内直喷汽车排放的影响

选取2辆典型汽油缸内直喷汽车(GDIV),在环境舱内进行了不同环境温度下,车辆冷启动和热启动后按照全球轻型车统一测试循环(WLTC)运行时的排气污染物试验,测量并分析了GDIV排气中的气态污染物和颗粒物,旨在为GDIV排放系统设计、控制策略制定以及评价汽车排放对环境影响的相关研究提供理论依据。研究结果表明:环境温度对GDIV试验车辆冷启动和热启动的颗粒物数量(PN)和颗粒物质量(PM)排放因子影响显著。环境温度低于14℃,冷启动工况下行驶时PN排放难以满足国Ⅵ排放标准限值,总碳氢化合物(THC)和CO的排放因子受温度的影响显著,热启动时影响不明显。无论是热启动还是冷启动工况,当温度从-7℃逐步上升到40℃时,试验车辆的CO2排放因子呈现先减少后增加的变化规律,2辆车在热启动时的CO2排放因子比冷启动时平均降低4%和7%。冷启动和热启动时,氮氧化物(NOx)排放因子受温度的影响均没有明显的规律。

喷油时刻对高速缸内直喷汽油机性能的影响

汽油缸内直喷(gasoline direct injection,GDI)技术有利于发动机的进气过程,表现出较好的NO_(x)排放和燃油经济性,被广泛运用于乘用车领域。喷油起始时刻(start of injection,SOI)严重影响着缸内油气混合的均匀性,进而对发动机的燃烧和排放性能产生影响。通过Converge软件对某款高速GDI发动机进行仿真分析,研究不同SOI条件下发动机的性能变化。结果表明:发动机高速运行时,在缸内气流和燃油束气流的共同作用下,缸内左侧形成强滚流团,混合油气向进气侧方向聚集。随SOI延后,喷雾撞壁时刻推迟,燃油在缸内的破碎效果得到加强,但不利于顶面油膜蒸发,火花塞处形成不同浓度的混合油气。对比发现400°为最佳喷油时刻,此时缸内油气混合均匀性最好,燃烧重心提前,缸内最大爆压达到10.5 MPa,动力性能和燃油经济性得到提升;燃油的充分燃烧以及缸内燃烧温度的增加使CO和总碳氢化合物(total hydrocarbons,THC)排放减少,但NO_(x)排放有所增加。

喷油器积碳对直喷汽油机燃烧和排放的影响

基于汽油缸内直喷(GDI)光学机测试台架,利用高速摄影获取干净喷油器和积碳喷油器在去除尖端积碳前、后的喷油液滴吸附和缸内燃烧黄色火焰图像,并测量排气中的颗粒物排放,重点分析了在不同喷射策略下喷油器尖端积碳对直喷汽油机喷油、燃烧和排放的直接影响.结果表明:尖端积碳会显著增加喷油器顶部表面的燃油吸附,并在缸内燃烧后期产生明亮的黄色火焰,造成排气颗粒物排放恶化.对于积碳喷油器,喷油压力从10 MPa提高至20 MPa可部分缓解积碳的负面影响,但两次喷射造成了更高的黄色火焰信号强度和颗粒物排放.去除喷油器尖端积碳后,燃油吸附量减少,黄色火焰信号强度峰值减弱74%~93%,积聚态颗粒物数量浓度排放降低70%~88%,试验结果直接表明尖端积碳对GDI发动机燃烧和排放的重要影响作用.

壁温和机油油膜对喷雾撞壁后发展的影响

为研究壁面温度和机油油膜对缸内直喷汽油(GDI)发动机喷雾撞壁后发展的影响,运用阴影法成像系统和相位多普勒激光测试系统(PDA)对喷雾撞壁后反弹高度、扩散距离以及特征点的粒径粒速做了试验研究.结果表明:壁温的升高或机油油膜的存在对喷雾撞壁后反弹和扩散起明显的促进作用.但是,当壁面达到莱顿弗罗斯特效应温度后,撞壁喷雾的反弹高度和扩散距离又开始减小.壁温的升高或机油油膜的存在,都会使喷雾轴线测点处法向速度向上的液滴比例增加,且喷雾边缘测点处液滴的切向平均速度明显增大.壁温的升高使喷雾撞壁后液滴的粒径分布向更小粒径的方向偏移,液滴粒径的算术平均值减小,但100,?m以上"超大液滴"的出现使轴线测点处液滴的索特平均直径增大.机油油膜的存在使喷雾撞壁后液滴粒径的算术平均值减小,但索特平均直径增大.