二冲程船用柴油机稳态扫气流动特性

设计了一台船用柴油机稳态扫气光学试验装置,用以研究低速二冲程船用柴油机的扫气过程.利用立体粒子图像测速技术对不同参数下的缸内扫气流场进行了研究.结果表明:随着扫气口径向切角的增大,平均涡心位置与气缸轴线的偏离增大,涡流强度有所增强,气流的轴向速度呈现先增大后减小的趋势;随着扫气口开度的减小,涡心附近的轴向速度先有所增大,当扫气口开度降低到25%时,轴向速度大幅度减小,并出现回流现象.为通过流场评估扫气性能,提出了"扫气非均匀性系数".试验发现在扫气口径向切角为15°及20°时扫气性能较好,此外,扫气口开度对扫气性能的影响仅体现在扫气口开度较小时,此时在扫气口附近的轴向速度均匀性差,影响扫气性能.     

二冲程发动机工作时扫气口气流向量的测量

本文以实验手段研究了小型二冲程发动机工作时扫气口处气流流向的变化。采用LDV光纤系统测定了气缸进口处的二维扫气向量,讨论了发动机不同转速下扫气向量的变化,并测量了不同曲轴转角时排气管压力与气流方向之间的关系。试验表明,在扫气口处扫气速度是不定常的,并且不可能测得其瞬时速度。但是可以由不同的曲轴转角时排气管内压力得知扫气流的特性。由于缸内滞留的废气及高压使扫气流开始扫气的时刻滞后。扫气向量达到峰值时其方向基本保持不变。而当气缸内气体倒流进曲轴箱时该向量倒转并达其最低值,该最低峰值点是由排气管内压力波反射造成的。最后还测量了活塞销和气缸间的气体泄漏量。     

气阀式二冲程柴油机扫气过程仿真

针对气阀式二冲程柴油机扫气过程优化问题,在侧向直气道结构基础上设计了一种顶端入口切向进气道结构,该结构在接近入口区域设计为切向气道,同时在进气道出口处设计一种导气屏结构.该进气道结构可强制新鲜充量沿气缸壁面进入缸内,产生一定强度的逆滚流.通过对3 000 r/min全负荷工况下的二冲程扫气过程进行三维模拟计算,重点研究进气道结构对扫气过程中气流运动、残余废气分布及扫气特性的影响.结果表明:与侧向直气道结构相比,逆滚流气道结构下扫气路线得到优化,进气短路现象得到一定程度的改善,扫气效率提高了10.8%,新鲜充量捕获率提高了9.3%.     

测量和评价二冲程发动机扫气过程的新方法

众所周知,二冲程发动机的扫气质量对其性能,特别是扭矩变化、最大功率、燃油消耗率以及有害物质的排放具有决定性的影响.对于用新鲜混合气扫气的普通回流扫气来讲,对扫气系统正确工作的要求可概括表述如下:(1)沿着燃烧室方向产生的气流(扫气流)应该处在气缸内受逆流影响最小的地方;     

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％。     

对置二冲程柴油机扫气口参数对扫气过程的影响

通过分析扫气口高度、圆周利用率、气口径向倾角等参数对对置二冲程柴油机扫气过程的影响,建立了基于GT-Power的一维仿真模型,研究分析了扫气口高度、圆周利用率变化对发动机扫气过程的影响;同时建立基于AVL-FIRE的对置二冲程柴油机扫气过程CFD仿真模型,研究了气口径向倾角变化对发动机扫气过程的影响。研究结果表明:扫气过程中,扫气流量主要受扫气口开启面积大小的影响,并随着扫气口开启面积的增大而增大;适当的扫气口倾角能促进扫气过程中的新鲜充量和废气的分层,但是扫气倾角太大容易导致气缸中心空气密度低,残余废气易聚集难以排出气缸;当扫气倾角为20°时扫气效率最大。     

1E150柴油机扫气口附近湍流的LDV测试研究

利用二维激光普勒测速仪,在稳流试验台上,对１Ｅ１５０柴油机扫气口附近横剖面上稳态回流扫气的湍流特性进行了测试。发现各气口进气射流的主流速度不同,且主流方向离开扫气口轴线,偏向气缸的扫气侧;进气射流主流中的两个脉动强度分量大体上是相等的,但射流边缘附近的两个脉动强度分量却有较大的差异。     

直流扫气柴油机扫气流场分析

利用三维流体动力学(CFD)仿真软件FIRE,建立了二冲程柴油机气缸直流扫气三维模型,采用数值模拟的方法,研究了扫气口设计参数对换气过程的影响,对不同的气口设计方案下的气缸内残余废气浓度随曲轴转角的变化过程作了细致的描述,并对扫气口径向倾斜角的变化对换气过程的影响做了更进一步的探讨.     

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。     

进排气结构参数对微型自由活塞发动机扫气过程影响的数值模拟研究

在微型自由活塞动力装置单缸压燃的研究下,结合单次冲击燃烧可视化试验,针对简化模型的进排气口间距L、进气道倾角α、排气道倾角β,进气道孔径D_(in)及排气道孔径D_(out)展开数值模拟计算以应用于双气缸研究中,使整个运行工况更加平稳且高效。当进、排气口间距不断增大,其换气过程的扫气效率逐渐下降;进气口与排气口的扫气角成一定夹角时,在燃烧室内形成气流涡旋,可以提高其扫气效率。当进气道、排气道孔径不断增大时,扫气效率呈现先上升后下降的趋势,也进一步说明孔径对其扫气过程有明显影响。分析表明进排气结构最佳设计尺寸为:进排气口间距1.0mm,进气道倾角30°,排气道倾角60°,进气道孔径0.5mm,排气道孔径0.6mm,该设计尺寸为研究微型自由活塞发动机双气缸换气过程做了理论铺垫。     

对置活塞二冲程汽油机燃烧特性试验

通过对置活塞二冲程缸内直喷汽油机进行原理样机燃烧特性试验,研究了对置活塞运动相位差、扫气压力、点火正时和点火方式等对燃烧过程和整机性能的影响规律.对置活塞二冲程汽油机缸内放热规律试验结果与传统汽油机一致,可分为火焰发展期、快速燃烧期和燃烧后期.对置活塞运动相位差过小会导致缸内扫气效率较低、残余废气量较高,不利于燃烧过程的组织;同时,对置活塞相对运动速度过快会导致内止点过后气缸工作容积变化率较大,缸内压力和温度下降较快.对置活塞运动相位差为15°,CA时,可有效改善扫气过程和燃烧组织.随着转速的升高,需要提高扫气压力,在提高扫气效率的同时增加混合气质量,提高燃烧速率.扫气压力为0.12,MPa时可兼顾中、高转速下缸内扫气过程和燃烧组织.对置活塞采用平顶结构时,需要配合双火花塞对置点火且点火提前角为20°,CA,可保证中、高负荷具有最高的指示热效率.     

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.     

K48E150ZC船用柴油机

<正> K48E 150 ZC柴油机为二冲程回流扫气、传动式废气涡轮增压、空气中冷。气缸体以积木式方法,是水平布置,整体铝铸件、干式气缸体、单体铸铝气缸头、组合式钢顶铝裙喷油     

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）     

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。     

直喷式二冲程汽油机的性能和排放

1 前言小型二冲程汽油机和同级的四冲程汽油机相比,具有体积小、重量轻、升功率大、NO_x 排放量少等优点。其缺点是,燃油随着扫气流失,燃油消耗率升高及未燃HC 排放浓度高,并且由于残留废气多,燃烧不完全等。作为对策,最近试验了向气道或气缸内直接喷射的各种方法。其结果性能、排放得到改善,但是难于实现燃油喷射或混合气形成和点火的理想配合。关于燃烧或排放的特性也还有不少不明确的问题。这就是研究的现状。关于直接喷射的方法,有早期低压喷射和高压喷射两种,前者使用加压空气辅助促进燃油雾化,后者结构简单。因此,本研究采用后者气缸内直接喷射方式。为防止燃油流失,试制了同时可实现分层给气的二冲程发动机,目的是研究这种发动机的性能、燃烧、排放的特性。     

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。     

二冲程汽油机扫、排气孔等效面积的试验

1.绪言在做二冲程汽油机气缸内空气流动的分析时,往往依据扫、排气孔的相同压力差来换算出通过一个气孔的相同的重量流量,并还广泛地进行研究扫、排气孔的等效面积。可是,在实际汽缸内的空气流动,因受扫气状态、活塞位置、活塞运动的影响而很复杂。因此,本研究不但注意到了扫、排气孔和扫、排气孔等效面积的流量系数,而且还测量、比较和分析了静态与动态时的流量系数。     

改进曲轴箱扫气二冲程发动机的特性

曲轴箱扫气二冲程发动机的缺点是充量系数低以及气缸扫气时损失一部分充量,从而导致功率低和燃料经济性差。随着转速的增加,充量系数将进一步降低,在4000转/分时不超过60%。而充量的损失还会引起排气中有害成份的增加和排气温度升高。     

模件式脉冲转换器(MPC)增压方法

为了综合利用多脉冲系统和等压系统的优点,法国热机研究所研制了“模件式脉冲转换器”,它已用于平均有效压力为20巴以上的各种缸数的柴油机。本文叙述了研究的步骤及所取得的主要成果,详细阐明了气缸数和发火顺序对各气缸扫气性能的影响、及其必需的配气正时.并对排气阀温度的测量结果作了解释。