二冲程汽油机扫气过程多维数值模拟及扫气系统优化设计

本文采用多维数值模拟方法对二冲程发动机的扫气过程进行优化。对原型机(小型HS-510航空发动机)的扫气过程数值模拟发现：在缸内存在环流和涡流。环流在贴近气缸附近较强，可以将废气排出气缸；而在气缸中部较弱，难以将废气彻底排出。涡流的存在则降低了发动机的扫气效率。原型机的扫气过程同理想的扫气过程相比有相当大的差距。在原型机扫气过程数值模拟的基础上，改进扫气系统设计，将扫气口由原来的两个增加到五个。对改型机数值模拟发现缸内没有形成涡流。计算和试验结果表明发动机的扫气效率得到了提高，且发动机的功率提高11％。     

分层扫气二冲程汽油机换气过程的数值模拟

本文对分层扫气二冲程汽油机的换气过程，储气道内压力波及稳定工况下化油器主、怠速系的供油特性进行了数值模拟，阐明了分层扫气汽油机给气比、空燃比和纯空气百分比的变化规律，并通过试验验证了模拟计处计算的正确性。     

对置活塞二冲程汽油机直流扫气系统参数研究

通过进行对置活塞二冲程汽油机直流扫气系统扫气过程的分析,提取了影响扫气过程的关键参数,包括进排气口高度、进排气口圆周率及进气口径向倾角。采用GT-Power软件建立对置活塞二冲程汽油机工作过程一维仿真模型,并通过正交试验设计方法,对进排气口高度和圆周率进行3水平正交试验模拟,优化进排气口流通面积。同时,采用AVL-FIRE软件建立对置活塞二冲程汽油机扫气过程计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)仿真模型,对进气口径向倾角进行优化分析。通过对进排气口高度和圆周率的正交试验分析,得出其对扫气效率和给气比的影响大小和相关系数。研究表明:适当的进气口径向倾角能促进扫气过程中的新鲜充量和废气的分层,但倾角太大导致进气阻力增大,扫气效率降低;当倾角为15°时,扫气效率和捕获率最大。     

船用低速柴油机扫气口结构对涡流比影响数值模拟与试验研究

船用二冲程柴油机扫气过程中的缸内流场直接影响着燃油的雾化情况,进而也对燃烧过程与排放水平有所影响,涡流比是评价缸内流场湍流强度的一项重要指标。本文首先用数值模拟的方法对某型二冲程船用柴油机进行建模,计算得到不同扫气口结构下的扫气过程的涡流比数据。随后,参考相关测试方法,结合相似准则,设计并进行了扫气口稳流试验。试验结果表明,试验能有效评估不同结构扫气口产生缸内流场涡流的能力,且试验结果与数值模拟结果在趋势上符合程度较好。     

分层扫气二冲程汽油机换气过程的数值模拟

本文对分层扫气二冲程汽油机的换气过程，储气道内压力波及稳定工况下化油器主、怠速系的供油特性进行了数值模拟，阐明了分层扫气汽油机给气比、空燃比和纯空气百分比的变化规律，并通过试验验证了模拟计算的正确性。     

降低小排量二冲程发动机油耗和排放的研究

本文介绍了一种简单的措施，它用经济有效的方法减少扫气短路和扫气损失，在曲轴箱吸气阶段，空气被吸入扫气道上方，利用寂结空气开始扫气过程，初步试验表明，在节气门全开的工作条件下，燃油消耗率的降低１０％、ＨＣ排放量约减少４０％。     

二冲程汽油机扫气过程的CFD模拟计算与试验

本文用CFD软件对1E40F小型汽油机的扫气过程进行模拟,研究了气道结构参数对扫气过程的影响,特别是对回流扫气的影响,由试验结果可以看出,发动机在动力性能、经济性能、排放性能上都有很大改善,尤其在排放性能上,改善最大.因此,用计算机模拟可以定性地改善二冲程汽油机的工作过程,为解决二冲程汽油机的排放问题提供理论依据.     

MMPC涡轮增压系统在柴油机上的应用

主要介绍了一种新近发明的MMPC涡轮增压系统及其性能模拟计算研究,和在8L250Z柴油机上的试验结果,说明MMPC涡轮增压系统能抗扫气干扰、增大扫气系数及降低油耗率。这是一种结构最简单、高性能的涡轮增压系统。     

MIXPC涡轮增压系统用于增压器中置八缸柴油机

简要介绍了MIXPC增压系统用于增压器中置八缸柴油机,并用模拟计算比较了MIXPC系统与其它系统的扫气性能,说明MIXPC系统可以克服扫气干扰。8190ZLC柴油机性能试验说明MIXPC系统是可以实用的。     

小型内燃机缸内扫气流动试验评价

二冲程小型汽油机的扫气特性对性能的影响十分显著。因此,设计气缸及气口时,必须了解缸内扫气流动的特性。本文介绍一种简单且实用的试验方法,它可以定性地比较出各种设计方案的优劣,估计出实际运转性能。为气缸设计的优化提供了有力的手段。     

CFD模拟分析在二冲程汽油机性能改进中的应用探讨

二冲程汽油机为研究对象,通过试验测得发动机模拟计算所需的初始条件和动态边界条件,实现计算流场分区域进行初始条件和边界条件的赋值,提出评价、计算结果优劣的方法及相关参数,实现了二冲程发动机扫气效果数量化,便于改进效果的评价和最佳改进方案的选取。     

液压自由活塞发动机直流扫气设计及优化研究

基于气门-气口直流扫气方式的设计及自由活塞本身运行特点设计了液压气门的控制策略,通过试验对气门控制策略进行了验证并获取了缸内压力及活塞运行曲线。将获取的部分试验数据作为三维仿真的边界条件,通过AVL FIRE ENGINE PLUS建立的三维仿真模型探讨了排气门正时、气口高度及扫气压力对给气比、捕获率及扫气效率的影响规律。在此基础之上,提出了一种基于给气比、捕获率及扫气效率的优化函数,优化计算结果表明:当扫气压力ps为0.16MPa、扫气口高度hs为26mm、排气门开启角EVO为48mm时,液压自由活塞发动机最大扫气效率ηs可达到84.7%。     

采用空气先导式分层扫气方法降低小型二冲程汽油机燃油消耗的试验研究

二冲程内燃机换气时新鲜充量的逃逸损失主要来自首先进入气缸的那部分扫气气体。因此，这里研究了一种新的扫气方法——向扫气道单独充入并在进气结束时尽可能存留纯空气的空气先导分层扫气方法。对一台批量生产的排量为２５０ｍＬ摩托车二冲程汽油机精心改装后进行的直接对比试验表明：采用空气先导式分层扫气方法其燃油消耗比采用普通扫气时明显降低，中等负荷时降低（１５～２８）％，且在宽广的转速－负荷范围内，油耗不超过３５０ｇ／（ｋＷ·ｈ）。最后讨论了分层扫气的发展前景。     

分隔扫气2冲程汽油机节油的试验研究

本文提出了一种新的扫气方式——分隔扫气方式,并介绍了在回流扫气式通用2冲程汽油机上应用分隔扫气的技术,降低了汽油机的燃油消耗率。分隔扫气2冲程汽油机的油耗率平均比原机降低14.3％。     

降低小排量二冲程发动机油耗和排放的研究

简单汽化曲轴箱扫气二冲程发动机产生的排放主要是由扫气过程中在排气口损失的新鲜充量造成的。这些损失导致油耗增加及对环境的副作用。多年来，由于排放和油耗方面的问题，使二冲程发动机的用量有所减少。但由于其具有结构简单、功率密度高及生产成本低等特点，使它能继续用于助力车、摩托车、小舷外机及小型动力等。尽管如此，由于排放法规日趋严格并对许多种发动机做出了新规定，使简单二冲程发动机受到了四冲程发动机的挑战。本文介绍了一种简单的措施，它用经济有效的方法减少扫气短路和扫气损失。在曲轴箱吸气阶段，空气被吸入扫气道上方，利用这些空气开始扫气过程。初步试验表明，在节气门全开的工作条件下，燃油消耗率约降低１０％，ＨＣ排放量约减少４０％。     

采用空气先导式分层扫气方法降低小型二冲程汽油机燃油消耗的试 …

二冲程内燃机换气时新鲜充量的逃逸损失主要来自首先进入气缸的那部分扫气气体。因此，这里研究了一种新的扫气方法－向扫气道单独充入产在进气结束时尽可能存留纯空气的空气先导分层扫气方法。对一台批量生产的排量为２５０ｍＬ摩托车二冲程汽油机精心改装后进行的直接对比试验表明：采用空气先导式分层扫气方法其燃油消耗比采用普通扫气时明显降低，中等负荷时降低，且在宽广的转速－负荷范围内，油耗不超过３５０ｇ／（ｋＷ．ｈ）     

二冲程发动机扫排气道—缸内系统三维瞬态数值模拟研究

对倒拖工况下的K100二冲程摩托车汽油机扫排气道－缸内系统流场进行了三维瞬态数值模拟研究。通过计算发现,整个扫气阶段的缸内流场是 由三维回流组成的。扫排气道－缸内系统流场是扫气气流以射流形式从周向与缸内气体混合并同时以类似类似环抱的形式将废气向排气口推挤,前类似于“完全混合”,后类似于“完全置换”。计算结果表明,数值模拟方法是分析复杂区域流场的有效方法。     

船用二冲程柴油机扫气过程流场仿真研究

利用三维计算流体力学（computational fluid dynamics, CFD）仿真软件,用数值模拟的方法研究了某型二冲程船用柴油机在不同扫气口仰角与径向倾角下的扫气过程,得到了扫气过程中各时刻气缸内气体的速度矢量图与废气浓度分布图,分析了不同扫气口径向倾角与仰角对扫气过程效果的影响。结果表明：扫气口径向倾角增大时,涡流比增大,气缸中心处废气清扫效果变差,而缸壁附近处废气清扫效果变好;径向倾角较小时情况则与之相反。扫气口仰角增大时,涡流比基本不变,吹扫活塞凹坑处废气效果变差,但整体扫气效率升高。     

变工况条件对船用二冲程低速柴油机扫气过程的影响

在船用二冲程低速柴油机中,扫气过程的优劣直接关系到发动机的各项特性,在前期研究中主要以扫气口结构为主要研究方向,但发动机循环是一个瞬变的动态过程,因此需要针对扫气过程的不同阶段及不同环境因素开展性能分析,以便在扫气全过程内改善扫气性能.本研究基于扫气流动试验台,通过三维激光粒子测速系统,对不同工况条件下的稳态扫气过程进行了光学实验研究.结果表明:改变扫气压差、扫气口开度以及排气门升程均会对流通能力产生一定影响,但对涡流的影响不大;扫气口开度降低及排气门升程较低均会改善扫气均匀性,利于在一定程度上提升扫气效率,但根本上改善扫气均匀性的因素仍然是扫气口结构.     

对置活塞二冲程汽油机活塞运动相位差的匹配

通过对对置活塞二冲程缸内直喷汽油机的活塞运动规律、扫气过程及缸内工作过程进行数值模拟,研究了对置活塞运动相位差对扫气过程、混合气的形成和燃烧过程及整机性能的影响。研究结果表明:活塞运动相位差影响活塞相对运动规律的同时,直接影响扫气正时和有效压缩比进而影响扫气过程、缸内工作过程和整机性能及对置活塞非对称做功特性。随着活塞运动相位差的增大,扫气效率增大,火焰发展期和快速燃烧期增大,循环指示功先增大后减小,在相位差为15°曲轴转角时达到最大值。综合相位差对扫气和缸内工作过程的影响,在15kW、6 000r/min、全负荷工况时最佳活塞运动相位差为15°曲轴转角。