配气机构怠速噪声的动力学仿真分析及试验研究

以某直列四缸自然吸气汽油机为研究对象,论述挺柱直驱式配气机构怠速气门落座噪声的产生原因及其优化方法;应用配气机构专业分析软件AVL-EXCITE Timing Drive建立配气机构动力学计算模型并进行仿真计算;针对冷态和热态下不同的气门间隙优化凸轮型线的缓冲段高度以降低气门落座速度,从而降低气门落座冲击能量,达到降低气门落座噪声的目的。     

1.0L经济型轿车发动机开发

介绍了一款自主设计开发的1.0 L三缸十二气门经济型轿车发动机,在发动机排量不变的前提下,进行技术改进,由原来每缸二气门改进为每缸四气门,通过对发动机进排气系统、配气系统、结构强度、发动机水流场等方面的优化设计,使该汽油机升功率达到49 kW/L,在国内同类机型中处于领先水平。     

无节气门负荷控制策略对汽油机性能影响的研究

在汽油机上取消节气门,采用可变气门升程和气门定时控制进气量,继而控制发动机负荷,实现汽油机的无节气门负荷控制.针对一台4缸汽油机采用可变气门驱动负荷控制方式建立了无节气门汽油机仿真模型,并得到试验验证.在此基础上研究了不同负倚控制方式对汽油机性能的影响.结果表明,采用可变气门开启持续期(VET)负荷控制方式可以有效降低汽油机部分负荷泵气损失,最大降低幅度达到57%,同时比油耗降低了5.63%.VET同样可以使伞负荷时低速转矩和高速功率得到提高,其中低速转矩提升达到了27.8%.但VET实现汽油机怠速控制较为困难,需要同时采用降低气门升程的(VVL)控制方式,该控制方式下泵气损失有所提高,但是气门升程降低造成进气流通特性的改变使燃油雾化及燃烧得到改善.     

电喷汽油机可变进气和配气系统的设计

换气过程进行的好坏,直接影响着汽油机的动力性、经济性和排放性能。进气和配气系统对汽油机充气效率有着决定性的影响,是汽油机换气过程的主要影响因素之一。本文以某一电喷汽油发动机为研究对象,利用现代先进技术———可变进气歧管长度、可变气门升程和可变气门定时,提出优化方案,对其进行结构设计,利用BOOST模拟计算软件,建立可变的进气和配气系统模型,分析影响进气充量的各种因素,并通过实验进行验证。     

电喷汽油机可变进气和配气系统的设计

换气过程进行的好坏，直接影响着汽油机的动力性、经济性和排放性能。进气和配气系统对汽油机充气效率有着决定性的影响，是汽油机换气过程的主要影响因素之一。本文以某一电喷汽油发动机为研究对象，利用现代先进技术——可变进气歧管长度、可变气门升程和可变气门定时，提出优化方案，对其进行结构设计，利用BOOST模拟计算软件，建立可变的进气和配气系统模型，分析影响进气充量的各种因素，并通过实验进行验证。     

基于GT-Power的汽油机三级可变进气系统研究

利用GT-Power软件进行某四缸汽油发动机工作过程仿真分析,分析计算进气系统管道长度变化对汽油机动力性能的影响及其规律,并得到了试验验证。总结出一套确定汽油机进气歧管长度三级可变的控制策略,并建立了改进后的与控制策略对应的可变进气歧管汽油机模型。     

停缸汽油机性能模拟研究

为了考察某V6型汽油发动机采用停缸技术后的性能变化,采用一维分析软件WAVE对该机进行了停缸模拟计算,计算结果表明该V6型汽油机在部分负荷时停止单排3个气缸喷油,同时关闭进排气门,泵气损失大幅度降低,发动机燃油经济性显著改善,但停缸发动机振动有所加剧。     

车用汽油机流动过程模拟及基于DoE的配气相位优化

以某可变配气定时汽油机为原型,利用BOOST软件建立了流动过程模型并进行标定。运用DoE方法对原机的配气相位进行了优化,获得外特性时对应的最优配气相位。模拟计算显示:发动机采用优化的配气相位后,充气效率和转矩在外特性低速段下,最大优化率达10%。     

联合Boost和Matlab基于模型的仿真和标定方法研究

联合AVL的循环模拟软件Boost和Matlab软件中的MBC(model-based calibration)工具箱对4缸四冲程汽油机进行了动力性和经济性多目标优化的基于模型的预标定.详细阐述了预标定优化的流程,包括发动机物理模型的建立、试验工况点的设计、统计数学模型的建立和标定优化,得到了发动机点火提前角与循环喷油量的MAP图.研究结果表明:优化后的发动机转矩最大值为130N·m,燃油消耗率在250～390g/(kW·h)之间.     

某型汽油机降油耗分析计算

为了满足国家乘用车第3阶段油耗法规,应用AVL Cruise软件对某汽油机车型进行降油耗仿真计算,找出了此型汽油机在整车测试循环工况中的一些关键工况,利用AVL Boost软件对这些工况点进行了优化计算并提出了优化方向,通过对气门升程曲线的优化和设计合适的进气可变气门正时(VVT)控制策略,以满足在保持原车动力性能的基础上降低整车循环工况油耗,采用自主开发的配气机构软件以及AVL EXCITE Timing Driver软件进行配气机构优化设计,仿真结果证明达到预期效果。     

某汽油机改型前后机体温度场计算分析

直接流热耦合法将机体及与其相互作用的固体和流体部分作为一个整体进行研究,将难以确定的外部边界条件转化为内边界,通过能量守恒的方法在固-液交界面上自动完成热量交换。本文使用CFD软件STAR-CD,利用建立的机体、气缸盖和冷却水套组成耦合模型,采用直接流热耦合方法计算了某汽油机改型前后的机体温度场,计算结果和实验值吻合得较好,这反映了直接耦合法计算机体温度场有足够的精度。依据计算结果,本文对改型前后的机体温度场进行了详细地分析。     

汽油转子发动机燃烧过程模拟技术研究

建立了汽油转子发动机燃烧过程的数学模型;基于实验数据,考察了往复式汽油机湍流燃烧速率计算经验式在汽油转子发动机中应用的不适用性,并对其进行了修正;将建立的燃烧模型和修正后的湍流燃烧速率计算公式用于预测汽油转子发动机燃烧室内气体压力和平均指示压力,预测与测量结果基本吻合。结果表明：建立的汽油转子发动机燃烧过程数学模型和修正后的湍流燃烧速率计算公式准确,可用于汽油转子发动机性能模拟研究。     

通用小型汽油机平衡计算与振动激振力分析

通用小型汽油机的振动大小对整机可靠性及噪声有一定的影响.笔者以168F汽油机为研究样机,分析了通用小型汽油机曲柄连杆机构和气缸布置的结构设计特点,对往复惯性力采用过量平衡法的不同曲轴过量平衡量及对整机振动的激振力进行了计算,分析了气缸斜置角度、曲轴过量平衡量和曲轴平衡块的尺寸公差对汽油机的激振力大小的影响,得出小型汽油机的最优平衡量及减小振动激振力变化的方法与措施,控制曲轴平衡块的制造精度能有效地减少批量生产中汽油机的振动变化.     

1015柴油机停阀机变排量技术的性能仿真研究

本文在确定停缸策略、增压系统方案、喷油模型、计算工况的基础上建立了基于GT-POWER的1015柴油机停阀机变排量技术的仿真模型,计算结果表明采用该变排量技术可以提高1015柴油机在低负荷下的经济性,并且找出了该技术所对应的最佳工况范围,通过与原机模型的对比分析了其优缺点。     

1015柴油机停阀机变排量技术的性能仿真研究

本文在确定停缸策略、增压系统方案、喷油模型、计算工况的基础上建立了基于GT-POWER的1015柴油机停阀机变排量技术的仿真模型,计算结果表明采用该变排量技术可以提高1015柴油机在低负荷下的经济性,并且找出了该技术所对应的最佳工况范围,通过与原机模型的对比分析了其优缺点。     

Cylinder pressure, performance parameters, heat release, specific heats ratio and duration of combustion for spark ignition engine

An experimental work were conducted for investigating cylinder pressure, performance parameters, heat release, specific heat ratio and duration of combustion for multi cylinder spark ignition engine (SIE). Ccylinder pressure was measured for gasoline, kerosene and Liquefied Petroleum Gases (LPG) separately as a fuel for SIE. Fast Fourier Transformations (FFT) was used to cylinder pressure data transform from time domain into frequency domain to develop empirical correlation for calculating cylinder pressures at different engine speeds and different fuels. In addition, Inverse Fast Fourier Transformations (IFFT) was used to cylinder pressure reconstruct into time domain. The results gave good agreement between the measured cylinder pressure and the reconstructed cylinder pressure in time domain with different engine speeds and different fuels. The measured cylinder pressure and hydraulic dynamotor were the sours of data for calculating engine performance parameters. First law of thermodynamics and single zone heat release model with temperature dependant specific heat ratio γ(T) were the main tools for calculating heat release and heat transfer to cylinder walls. Third order empirical correlation for calculating γ(T) was one of the main gains of the present study. The correlation gave good agreement with other researchers with wide temperatures range. For kerosene, cylinder pressure is higher than for gasoline and LPG due to high volumetric efficiency where kerosene density (mass/volume ratio) is higher than gasoline and LPG. In addition, kerosene heating value is higher than gasoline that contributes in heat release rate and pressure increases. Duration of combustion for different engine speeds was determined using four different methods: (I) Mass fuel burnt, (II) Entropy change, (III) Temperature dependant specific heat ratio γ(T), and (IV) Logarithmic scale of (P&;V). The duration of combustion for kerosene is smaller than for gasoline and LPG due to high heat release rate. Cylinder pressure measuring technique is a useful tool for understanding and analyzing the combustion characteristics and determining reliable statistical data that cannot measure directly. The present work contributes in determining combustion characteristics, development and optimal operating conditions of SIE for different fuels.     

柴油机性能优化计算及分析

利用GT-POWER建立了柴油机计算模型,通过试验验证了模型的正确性。以降低柴油机的燃油耗率为目标,从压缩比、配气相位和供油提前角三个方面,对柴油机标定工况进行性能优化,并对2气门和4气门两种结构柴油机的性能进行了分析、对比。     

气道和燃烧室形状对汽油机缸内流场影响的计算研究

为探究气道及燃烧室形状对汽油机缸内流场的影响,以某1.4L多点进气道喷射(MPI)汽油机为研究对象,利用AVL-FIRE软件对原机进气道形状进行稳态数值模拟计算,并对原汽油机在2 800r/min最低比油耗工况点进气及燃烧过程进行瞬态数值模拟计算。基于计算结果对进气道及燃烧室形状进行优化设计,提出4种计算方案,对优化前后各计算方案的缸内速度场、湍动能场、火焰前锋面密度和瞬时放热率进行对比分析。结果显示:改进气道的滚流比明显高于原机气道;结合改进气道,进气侧凸起活塞能够更好地维持滚流;在点火时刻,改进气道结合进气侧凸起活塞这一计算方案的缸内湍流分布及湍动能优于改进气道结合大曲率凹坑活塞、原机气道结合原机活塞(压缩比12)与原机计算方案,点火后火焰传播速度最大,燃烧速度最快。优化进气道及燃烧室形状能够加强缸内气流运动,提高点火时刻缸内湍流强度,加速火焰传播,改善燃烧过程。