预燃室点火式汽油机稀薄燃烧特性试验研究

基于测试试验台架对被动预燃室增压直喷汽油机在不同工况下的效率特性、燃烧特性、燃油经济性以及排放特性进行了研究。采用3次喷射策略形成稀薄燃烧环境(过量空气系数为1.3),发动机转速为2800 r/min,2000 r/min。结果表明:同一转速条件下,增压预燃室发动机在负荷增加时,有效热效率和有效机械效率呈上升趋势,但超过一定范围,有效热效率下降;CA10,CA50,CA75,CA90和最大爆震指数随负荷增大呈上升趋势,同时燃烧循环变动率也可以控制在0.35%以下;发动机转速为2800 r/min,较小负荷时的燃油消耗率最低可达242.1 g/(kW·h);NO_(x),HC和CO排放与发动机运行工况密切相关,随负荷增加呈现减少趋势,Soot排放可控制在0.13 mg/m^(3)。

基于回归分析的发动机HC排放预测模型

将回归分析方法用在一台经过改造的汽油/柴油双燃料发动机HC排放研究上。以1700r/min@60 N·m工况为例描述了试验设计、模型阶次选择、异常点去除、正态分布假设判断整个过程,获得了精度较高的HC排放模型,通过将试验结果和仿真分析结果进行对比验证了所建模型的正确性。

Application of the Computer Simulation Technique to Developing EFI Engine

The application of computer simulation technique to electronic controlled fuel injection(EFI) engine was studied to increase the development speed and improve the overall performance of the engine and car. On the basis of an EFI system developed by ourselves, the simulation model of the initial control data and engine operation points during a driving cycle and the car performance pridiction model were established. This method was applied to a mini car. The experiment showed that the simulated control data has good accuracy; and the engine test points and car performances obtained by simulation are useful for the matching of EFI system with gasoline engine and the development speed is increased.

车用汽油机颗粒物生成机理及排放特性研究进展

汽油机是中国、美国和日本等国家乘用车和轻型货车的主流动力.随着汽车排放法规加严,汽油机颗粒物(PM)和可挥发性有机物(VOCs)排放以及在大气中形成雾霾等问题广受关注.围绕直喷(GDI)汽油机缸内碳烟生成机理、GDI汽油机和进气道喷射(PFI)汽油机的一次颗粒物排放特性以及汽油机尾气排放生成二次颗粒物机理等的国内外研究进展进行综述.已有研究表明:GDI汽油机碳烟排放主要来源于附壁油膜的池火燃烧和缸内局部浓区的燃烧,燃油喷射策略和混合气组织方式对缸内碳烟生成有重要影响;GDI汽油机颗粒物的排放水平要远高于PFI汽油机以及装有颗粒过滤器(DPF)的柴油机,但GDI和PFI汽油机排放颗粒物粒径分布特征总体相近;汽油机排放生成二次颗粒物质量要远高于其生成的一次颗粒物,二次颗粒物有相当一部分来源于汽油机尾气中VOCs生成的二次有机气溶胶(SOA).

乙醇汽油发动机排放特性研究

在一台JL368Q3多点电喷汽油机上,开展了乙醇汽油(不同掺混比)发动机排放特性的研究,并用GC 2010气相色谱仪测量了排气中未燃醇醛的排放浓度.试验结果表明:在发动机运转参数相同的条件下,燃用E10、E20(乙醇的体积分数分别为10%、20%)混合燃料时,发动机的CO和NOx排放有了较好的改善,降幅可分别达到15%和5%,但在高负荷时发动机的HC排放增加;乙醇汽油发动机排气中的醇醛排放随发动机的转速和负荷增加而增加,其中乙醛排放随燃料中乙醇含量的增加而增加;经过三效催化转化后,乙醇汽油发动机的醇醛在大部分工况下可以实现零排放.

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.

缸内直喷汽油机微粒排放特性的试验研究

试验研究了缸内直喷（GDI）汽油机的负荷、过量空气系数、点火时刻等参数对于三效催化器（TWC）后的颗粒（PM）排放特性的影响。试验在在2台GDI汽油机上进行,用气相质谱-色谱（GC-MS）联用方法,分析了TWC后微粒中可溶有机成分（SOF）。结果表明：随着负荷增加,微粒质量和数量排放增加,在满负荷工况下,微粒排放大幅增加;TWC后的SOF和核态微粒数量明显降低;随着过量空气系数的增加和点火时刻的推迟,微粒排放呈减少趋势;核态粒径峰值为10~20 nm,积聚态粒径峰值为50~70 nm。负荷、过量空气系数和点火提前角等参数和TWC对微粒粒径范围的影响小。

采用两次喷油策略降低直喷增压汽油机爆震和碳烟排放及改善冷起动特性的研究

在某款增压直喷汽油机上,分别在爆震工况及冷起动工况采用燃油两次喷油策略和单次喷油策略,通过对比两种喷油策略的结果发现:在爆震工况,采用合适的两次喷油策略可使CA50提前3.3°CA,抑制发动机爆震倾向,并使碳烟排放从0.59FSN降低到0.45FSN;在冷起动工况,采用合适的两次喷油策略有利于改善着火性能和提高燃烧稳定性,使得最迟点火提前角比单次喷油推迟47°CA,可以提高排气温度,使三元催化器快速起燃,降低HC排放。

电控多点汽油喷射控制系统的研究

本文介绍了一种单片机控制的多点电控汽油喷射系统。该系统不仅具备适应发动机各种工况变化的燃油控制功能,具有明显的降低排气污染、节油和提高动力性的效果,还能对系统的故障进行自我诊断。本文详细介绍了系统的工作原理、结构、软硬件设计及脉谱图的测取方法,并给出了试验结果。

进气流动对PFI汽油机燃油喷雾碰壁过程的影响

进气流动对进气道喷射式(PFI)汽油机燃油喷射过程有重要的影响,采用数值计算及台架试验的方法研究了进气流动对汽油喷雾碰壁过程的影响。研究表明:进气气流有助于燃油的空间雾化,减少以液态形式到达壁面的燃油;进气流动能够明显提高喷雾的贯穿性能,同时在进气流动方向上产生的偏转使附壁油膜的落点产生变化,使油膜的面积增大,有助于附壁油膜的蒸发;当机体温度较低时,进气流动对燃油蒸发的作用较为明显;当节气门开度较大时,由于温度较高,进气流动对发动机性能的改善效果不明显。

电控汽油机燃油喷射匹配的试验研究

根据发动机不同工况下空燃比的控制目标及工作过程的特点 ,提出了不同的喷油脉谱 (MAP)匹配试验方法。利用该方法获取了 4 6 5 QA型电控汽油机的喷油 MAP图 ,用它控制发动机的运行 ,并进行了台架性能试验。试验结果表明 ,发动机的动力性、经济性及排放性能均得到明显改善。

GDI发动机喷雾特性的数值模拟和试验

汽油直喷发动机高压燃油喷射系统与燃油经济性和废气排放等密切相关,通过试验和数值模拟对高压喷油系统和旋流喷油器的喷雾特性进行了研究.在不同喷射压力、背压压力条件下,利用高速摄像机对喷入定体积容器的喷雾进行了喷雾贯穿距离和喷雾锥角参数的测量.结果表明:在低背压压力下,喷雾呈现出空锥、较大范围的分布形态,有利于实现燃油与空气的均质混合;在高背压条件下,喷雾呈现出紧凑密集的分布形态,有利于实现燃油与空气的分层混合.获得的贯穿距离经验公式与试验测量值在一定范围内是一致的.基于AVL HYDSIM环境建立了一维高压喷油系统模型,模拟得到的针阀升程与试验获得的图像在时间上具有一致性.

柴油机高原功率恢复供油参数调节方法

针对高原环境下增压柴油机功率下降的问题,通过仿真研究,对比了3种不同的供油参数调节方案,得出了在高原环境下通过调节供油参数恢复柴油机功率的方法。建立了某V型6缸增压柴油机仿真模型,并采用试验数据对模型各系统进行了校核。在该模型基础上,研究了增压柴油机的平原性能,匹配了适应高原环境的增压器,研究了喷油提前角与功率、涡轮入口温度和缸内最高燃烧压力之间的关系。据此,提出了供油参数的调节方法和具体参数,仿真计算了3种不同的供油参数调整方案,并对结果进行了对比分析。研究结果表明,在海拔4 500 m条件下,采用提前角和供油量联合调整的方法可将发动机标定功率恢复至平原的75%.

汽油机起动工况附壁油膜挥发过程的计算分析

建立了附壁油膜计算模型,研究了进气道喷射摩托车汽油机燃油落点位置、燃油喷射距离及燃油喷射量等参数对起动工况循环内附壁油膜挥发量的影响.分布在进气阀背面上部与进气道交界处附壁油膜挥发速度较大,如果喷射距离过长,部分燃油会分布到温度较低的进气道壁面,导致附壁油膜挥发速度降低.燃油循环喷射量存在一限值:喷射量低于该限值时,循环内附壁油膜挥发量随喷射量的增加而增加;高于该限值时,附壁油膜挥发量随喷射量的增加而减少.

基于多维模型的电喷汽油机MAP图的数值生成

将DPIK点火模型和单步燃烧模型集成在K IVA-3V中,构建汽油机MAP研究的多维模型。对汽油机工作过程进行数值模拟,并以动力性、经济性和指示功为控制条件,结合试验数据对点火提前角和喷油脉宽进行优化。研究表明:用多维模型模拟的方法生成的MAP可以作为电喷汽油机的初始MAP。

电控共轨系统降低排放的试验研究

按正交试验法设计试验方案,分析了不同工况下燃油喷射压力和预喷射对排放和燃油消耗率的影响。结果表明:较高的喷射压力和较小的喷油提前角可以降低排放;预喷射可大幅降低NOx的排放,配合预喷射参数的优化,可较好地实现排放和燃油消耗率的折中优化。基于结果的分析,可获得发动机不同工况下的优化参数。

进气道燃油喷射汽油机稀燃优化技术

介绍了“局部分层”概念 ,提出一种应用于多点电喷汽油机的“低压二次燃油喷射”方式。在一台五气门汽油机上实验证实这种新喷油方式能够节油 17%左右 ,并明显改善排放性能。并指出实施二次喷油方式必须精确控制两次喷油量。“低压二次燃油喷射”技术为优化汽油机缸内混合气分布开辟了一条新途径。

柴油机双卷流燃烧系统的排放特性

为研究双卷流燃烧系统对直喷式柴油机有害排放物生成的影响,该文采用试验和计算流体力学CFD仿真分析方法,探讨燃油喷射系统中喷油提前角、喷孔直径、油束夹角和涡流比对双卷流燃烧系统(DSCS)排放特性的影响。研究结果表明:随着喷油提前角的增加和喷孔直径的减小,NOx生成量增加,碳烟生成量降低;随着油束夹角的增加,碳烟生成量降低,NOx生成量先增加后降低;涡流比和弧脊的匹配直接影响着双卷流燃烧系统中燃油的雾化、混合和燃烧过程,为了降低有害污染物的排放应采用较小的涡流比与双卷流燃烧室,确定了与双卷流燃烧室相匹配的满足NOx、碳烟排放最佳涡流比为1。该研究可为柴油机双卷流燃烧系统优化设计提供参考。

汽油机缸内直喷的关键技术和发展现状

讨论了缸内直喷发动机的优缺点和当前对该种发动机提出的要求，认为缸内直喷技术的关键是掌握和控制好混合气浓度在空间的分布和随时间的变化。其控制是在一定的喷油、点火控制策略下靠燃油喷射系统与缸内流场的合理匹配实现的。阐述了缸内直喷对上述两个方面提出的要求，并讨论了发动机排放及其解决方法。

高压共轨柴油机起动过程喷射控制参数的匹配研究

高压共轨系统起动过程控制参数多,控制自由度大,对控制参数的匹配标定和优化是一项复杂且耗时的工作。在外界温度11℃、大气压力100 kPa的条件下,以降低HC排放和缩短起动时间为优化目标,采用正交试验法对1台高压共轨柴油机起动过程的喷射控制参数进行了匹配研究。通过分析正交试验结果,确定起动油量和主喷提前角的影响最大,其余的参数影响相对较小,并得到了喷射控制参数的优化组合:起动油量20 mg/cyc、主喷射提前角上止点前10°CA、共轨油压30 MPa、预喷油量2 mg/cyc、预喷时间2 000μs。试验证明采用正交试验方法可以提高匹配优化效率。