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摘要:利用三维CFD软件建立了某1.5T缸内直喷汽油机的模型,分析比较了在2000r/min全负荷时非同步排气门正时策略下缸内流场、燃油雾化和燃烧过程变化的规律.结果表明:采用非同步排气门正时,缸内流场与原机有明显不同.湍流动能呈现"三峰"变化,缸内的平均湍流动能均大于原机(排气门1提前20°开启时变化最大);相比原机,缸内气体的平均流速有所增加,提高了燃油蒸发速率,上止点时缸内混合气更加均匀,但也会使得缸内的残余废气质量增大.排气门1提前20°开启时,缸内的燃烧速度比原机略快,缸内最高燃烧压力增加了0.3 Mpa,但温度比原机略低,因此氮氧化物的排放低于原机,CO与原机持平.排气门1延迟20°开启效果不明显.综合考虑,排气门1提前20°开启能提升原机的动力性和排放性能.
摘要:利用CFD三维数值模拟软件模拟了1台缸内直喷汽油机的进气及压缩过程,分析比较了不同最大气门升程及进气正时下缸内流场的变化规律.结果表明:减小最大气门升程可以使进气行程中缸内气体的速度及湍动能显著增加,但在压缩末期的滚流比要略小;在小气门升程下,进气门早开或者晚开都会使得进气过程的湍动能显著增加,在距上止点5 mm,10 mm,15 mm的3个横截面上,早开和晚开进气门会使最大平均湍动能分别增加28.29%和43.47%,20.7%和40.81%,23.07%和49.58%,但在压缩后期间,进气门早开或者晚开时对缸内的平均湍动能影响不大;在小气门升程下,进气门的开启时间对压缩末期湍动能的分布有较大的影响,早开或者晚开进气门会使缸内的湍动能趋于一致.
摘要:利用三维仿真软件Ansys Fluent建立了GDI汽油机的仿真计算模型,就变气门升程耦合不同喷油策略对缸内气流运动和混合气形成的影响进行了模拟计算.结果表明,与大气门升程工况相比,小气门升程工况的缸内湍流运动强度、燃油蒸发和湿壁情况以及点火时刻混合气质量都明显改善;在小气门升程工况,采用两段喷油会缩短油气混合时间,过度推迟二次喷油时刻会恶化混合气质量和燃油湿壁情况;在大气门升程工况,两段喷油会改善混合气均匀性,随着二次喷油时刻推迟,燃油蒸发量增加,湿壁情况加剧,混合气质量得到改善;小气门升程工况下采用二次喷油时刻为470°曲轴转角,前后两次喷油量比例为7∶3的两段喷油方案在燃油蒸发和湿壁以及点火时刻缸内混合气质量这几个方面的效果都很好,是最合理的方案.
[硕士论文] 齐景晶
动力工程 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:能源危机和环境问题使节能环保成为内燃机发展的主题。缸内直喷技术(GDI)配合可变气门正时技术(VVT)和废气涡轮增压技术是被认为最有前景的技术,可以实现汽油机的高效清洁燃烧。
  本文基于某配有DVVT的1.5T缸内直喷汽油机,利用试验台架和三维数值模拟方法,研究了在气门开启持续期不变的情况下,该发动机在2000r/min时,不同进排气VVT策略对发动机缸内流场、燃油雾化、燃烧过程和排放的影响。
  在发动机台架上以原机气门正时为零点。调节进、排气VVT,以最佳燃油消耗率为目标。结果表明,当将原机的进气门正时推迟时,发动机的燃油消耗率先减小,后增大,但是均要小于原机,同时扭矩也下降。当将排气门正时正时改变时,提前开启排气门可以使得发动机油耗降低,但功率也会随之下降;延迟开启排气门会使发动机的油耗恶化,而扭矩并无明显改善。
  在CFD软件中,独立调节进气门1或者排气门1的正时,使两个进气门(或排气门)的正时不同步,实现非同步气门正时。结果表明,采用非同步排气门止时时,缸内的流场与原机均不同。湍流动能均呈现“三峰”变化,而且缸内的平均湍流动能均大于原机的(排气门1提前20℃A开启时变化最大),缸内的气体的平均流速均大于原机,并使得燃油蒸发加快,在上止点时缸内的混合气更加均匀,但会使得缸内的残余废气质量增大。综合考虑排放和爆压,排气门1提前20℃A开启有很大的动力和排放优势。
  将进气门1的正时延迟或者提前后,非同步进气门正时下缸内流场的变化更加复杂。在进气行程,非同步进气门正时下缸内的平均湍流动能均略大于原机的。但是在压缩行程进气门1延迟20℃A开启使缸内湍流动能小于原机。非同步进气门正时下的滚流比要略大于原机的,且在进气行程时,滚流比峰值出现的位置要略早于原机。进气门1延迟20℃A开启也使燃油蒸发率要小于原机。非同步进气门正时下缸内的残余废气质量与原机相差不多,但是其燃烧速率会明显小于原机。在排放方面,进气门1提前20℃A开启使NOx排放优于原机,CO排放较原机差;而进气门1延迟20℃A开启时的排放则与之相反。
摘要:本文利用GT-Power软件建立了单缸柴油机的仿真模型,模拟研究了预主喷间隔、预喷油量和乙醇掺混比例对发动机性能和排放的影响.计算结果表明,预喷射能明显改善发动机的燃烧特性和排放性能,但扭矩和燃油消耗率变化不明显;预主喷间隔对发动机性能和排放的影响较小,预喷油量的增加会提高缸内压力和放热率峰值,造成NOx和碳烟排放增加;掺烧乙醇可以显著减少NOx和碳烟排放,提高缸内压力和放热率峰值,不过发动机的扭矩减小,油耗率增加;随着乙醇掺混比例增加,这些趋势进一步加强.柴油机采用预喷射和掺混乙醇相结合的策略,可以改善发动机的排放性能和燃烧特性,而且不会恶化动力性和经济性,是一种有效的技术方法.
摘要:本文利用GT-POWER7.3软件建立了长城GW2.5TCI柴油机仿真计算模型,模拟研究了喷油策略对柴油机动力性和排放性能的影响.计算结果表明:若柴油机的每循环供油总量不变,合适的预喷量能提高中高转速下动力性,但后喷会降低柴油机的动力性,且后喷量越大,动力性能下降越明显.适量的预喷能降低柴油机低转速下NOx排放,但Soot排放有所增加;后喷会增加低转速下NOx排放,且NOx排放随着后喷量的增加而增加,但Soot排放则随着后喷量的增加而减少;高转速下,后喷对NOx和Soot排放影响不大.因此,长城GW2.5TCI柴油机在中低转速范围内可进行适量的预喷和后喷,以提高动力性同时降低NOx和Soot排放.
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