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二次喷射对直喷增压汽油机混合气形成与燃油湿壁影响的数值研究

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内燃机工程 2016年第6期37卷 144-150页

作者：信曦丁宁张小矛陈明徐政杨洋上海汽车集团股份有限公司技术中心上海市汽车动力总成重点实验室上海201804

使用数值仿真的方法对缸内喷雾、混合气形成和燃油湿壁进行了研究,重点对二次喷射对燃油湿壁的影响进行了详细的分区分析。对比分析了单次喷射方案和二次喷射方案仿真结果,包括滚流比、湍动能、喷雾图像、混合气浓度分布、燃油湿壁量。... 详细信息

使用数值仿真的方法对缸内喷雾、混合气形成和燃油湿壁进行了研究,重点对二次喷射对燃油湿壁的影响进行了详细的分区分析。对比分析了单次喷射方案和二次喷射方案仿真结果,包括滚流比、湍动能、喷雾图像、混合气浓度分布、燃油湿壁量。研究结果表明:在发动机2 000r/min全负荷工况下,两个方案缸内流场差异较小,混合气分布差异明显;二次喷射策略会降低燃油湿壁,燃油湿壁量最大值降低了27%。通过台架试验得到通过二次喷射策略机油稀释比例降低了15%,早燃频次也有所下降。

关键词：内燃机直喷汽油机混合气形成燃油湿壁二次喷射数值仿真

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早喷参数对燃油湿壁影响的数值模拟

燃烧科学与技术 2016年第1期22卷 20-25页

作者：于晗正男梁兴雨王月森王翔翔天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室天津300072 联合汽车电子有限公司上海201206

利用AVL-Fire软件建立了4100柴油机的三维数值模型,并对早喷策略下燃油喷雾湿壁现象进行了数值模拟,重点研究了早喷参数(喷油时刻、喷雾锥角、喷油压力及两段喷射)对早喷阶段累积燃油撞壁量、最大湿壁油膜质量和主喷开始前残余湿壁油膜... 详细信息

利用AVL-Fire软件建立了4100柴油机的三维数值模型,并对早喷策略下燃油喷雾湿壁现象进行了数值模拟,重点研究了早喷参数(喷油时刻、喷雾锥角、喷油压力及两段喷射)对早喷阶段累积燃油撞壁量、最大湿壁油膜质量和主喷开始前残余湿壁油膜质量等燃油湿壁参数的影响.研究表明:早喷时刻对燃油湿壁量影响不大;喷油压力对喷雾到达壁面时间和缸内气流运动均产生影响;减小喷雾锥角、采用两段式早喷策略可以有效降低燃油湿壁量,但改变两段喷油量的比例对改善燃油湿壁作用不大.

关键词：柴油机低温燃烧早喷燃油湿壁数值模拟

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基于壁面润湿性的燃油湿壁过程模拟研究

基于壁面润湿性的燃油湿壁过程模拟研究

作者：吴迪吉林大学

学位级别：硕士

世界各国政府加大对发展绿色清洁能源的重视以及各行业节能减排法律法规的越发严格,促使了诸如均质压燃(HCCI)、预混压燃(PCCI)、低温燃烧(LTC)、反应可控压燃(RCCI)等新型燃烧模式的诞生。这些燃烧模式虽然一定程度上达到了节能减排的... 详细信息

世界各国政府加大对发展绿色清洁能源的重视以及各行业节能减排法律法规的越发严格,促使了诸如均质压燃(HCCI)、预混压燃(PCCI)、低温燃烧(LTC)、反应可控压燃(RCCI)等新型燃烧模式的诞生。这些燃烧模式虽然一定程度上达到了节能减排的目的,但是由于其技术特点容易造成喷雾湿壁及混合气形成不均匀等问题。为了解决这些问题,除了对喷雾特性进行改良外,对燃烧室壁面参数的优化和研究也格外重要。现阶段CFD模型往往忽视壁面基本润湿特性参数(如接触角、铺展速率等),故现有的CFD模型仍不够完善,无法在发动机喷雾相关计算中得到广泛应用。因此本研究依托国家自然科学基金项目(5167060406),以金属材料表面润湿性为切入点,以数值模拟为主要研究手段,针对燃油液滴湿壁过程及其可控性开展研究工作。为新型燃烧室的设计提供技术参考。针对燃油单液滴撞壁模拟。本文研究了单液滴撞击不同微观形貌金属壁面、不同疏油属性金属壁面以及在不同环境压力下撞击不同润湿性的金属壁面时燃油液滴形态发展、燃油液滴蒸发产生的燃油蒸汽分布及燃油蒸发速率的差异。不同金属壁面微观形貌的模拟结果表明,微观形貌的布置和尺度会直接影响金属壁面润湿性,使液滴撞壁后液滴运动和蒸发过程产生变化。疏油金属壁面的模拟结果显示,疏油壁面会使液滴产生不用程度的反弹趋势,该趋势随壁面疏油特性的增强而增大。在一定范围内,壁面温度升高会降低壁面疏油属性进而影响液滴的反弹运动,也改变了液滴蒸发的形式加快了液滴蒸发速度。不同环境压力的模拟结果表明,环境压力会降低液滴的蒸发速率,还会影响影响壁面润湿性表现。针对燃油喷雾撞壁模拟。本文研究了壁面润湿性、壁面温度、环境压力对喷雾撞壁后喷雾形态发展过程、喷雾微粒蒸发产生的蒸汽分布及燃油蒸发速率的影响。喷雾撞击不同温度、润湿性壁面的模拟结果表明,壁面温度的升高会改变喷雾蒸发形式加速蒸发速率进而影响壁面润湿性表现。壁面温度相同时壁面润湿性增大会喷雾铺展和卷吸的尺度减小进而影响喷雾微粒的蒸发及燃油气体分布。喷雾在不同环境压力下撞击不同润湿性金属壁面的模拟结果显示,环境压力升高会抑制喷雾微粒的运动,减小喷雾微粒的蒸发速度。在相同环境压力下壁面润湿性增强会减小喷雾微粒的运动尺度、加快喷雾蒸发速率,且环境压力越大该现象越明显。

关键词：燃油湿壁壁面润湿性数值模拟单液滴撞壁喷雾撞壁

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某GDI发动机燃油湿壁问题优化的研究

小型内燃机与车辆技术 2016年第1期45卷 37-42页

作者：杨俊超尹亿光赵景广冀晓栋苏正杲周武明长城汽车股份有限公司技术中心河北保定071000 河北省汽车工程技术研究中心

直喷发动机的湿壁问题会导致机油稀释,从而导致机油更换周期缩短,摩擦副严重磨损,部分功能件失效等问题。本文主要通过对某缸内直喷汽油发动机3 200 r/min时导致燃油湿壁的原因进行分析,特别通过仿真软件从喷油时刻及喷油角度两方面进... 详细信息

直喷发动机的湿壁问题会导致机油稀释,从而导致机油更换周期缩短,摩擦副严重磨损,部分功能件失效等问题。本文主要通过对某缸内直喷汽油发动机3 200 r/min时导致燃油湿壁的原因进行分析,特别通过仿真软件从喷油时刻及喷油角度两方面进行分析论证,确定导致发动机燃油湿壁的根本原因,并制定优化措施。

关键词： GDI喷雾燃油湿壁仿真分析

喷油压力对直喷汽油机燃油湿壁的影响分析及优化研究

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小型内燃机与车辆技术 2017年第1期46卷 22-27页

作者：钱丁超段加全刘耀东王振喜王伟尧中国第一汽车股份有限公司技术中心吉林长春130011

以某使用五孔喷油器的2.0 L缸内直喷发动机为研究对象,使用CONVERGE软件建立了定容弹喷雾和发动机缸内流动喷雾的数值计算模型,分析了燃油喷射压力对喷雾贯穿距和索特平均直径的影响,研究了燃油喷射压力对缸内湿壁现象的影响。使用段喷... 详细信息

以某使用五孔喷油器的2.0 L缸内直喷发动机为研究对象,使用CONVERGE软件建立了定容弹喷雾和发动机缸内流动喷雾的数值计算模型,分析了燃油喷射压力对喷雾贯穿距和索特平均直径的影响,研究了燃油喷射压力对缸内湿壁现象的影响。使用段喷射策略对35 MPa燃油喷射压力时的燃油湿壁问题进行改善。结果表明,燃油喷射压力的提高会使油束贯穿距增大,从而导致燃油湿壁量明显增多,但采用3段喷射策略可以有效降低高压喷射下的燃油湿壁量。

关键词：缸内直喷发动机喷射压力燃油湿壁分段喷射

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直喷汽油机缸内喷雾湿壁问题研究

内燃机工程 2012年第5期33卷 17-23页

作者：李相超张玉银许敏张高明王振侃上海交通大学汽车电子控制技术国家工程实验室上海200240

直喷汽油机的湿壁问题会导致机油稀释,燃油经济性下降及尾气排放增加。但通过喷雾、燃烧室及缸内流场三者合理匹配与优化可以大大减少燃油湿壁。利用激光诊断技术对某直喷喷油器的喷雾特性进行全面测试,然后标定三维CFD软件中的喷雾模型... 详细信息

直喷汽油机的湿壁问题会导致机油稀释,燃油经济性下降及尾气排放增加。但通过喷雾、燃烧室及缸内流场三者合理匹配与优化可以大大减少燃油湿壁。利用激光诊断技术对某直喷喷油器的喷雾特性进行全面测试,然后标定三维CFD软件中的喷雾模型,对缸内喷雾和混合气形成过程进行仿真计算,并研究了燃油喷射策略对燃油湿壁的影响。研究结果表明:采用两段喷射策略可以降低15%的碰壁量,混合气均匀程度基本不变;采用三段喷射可以降低27%的碰壁量,并可明显改善混合气浓度分布。

关键词：内燃机直喷汽油机喷雾碰壁燃油湿壁喷雾特性喷雾模型多段喷射

VVL耦合喷油策略对GDI汽油机混合气形成的影响

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车用发动机 2017年第2期 27-34页

作者：龚震钱叶剑罗琳齐景晶赵鹏邵小威合肥工业大学汽车与交通工程学院安徽合肥230009

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... 详细信息

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。

关键词：直喷式汽油机变气门升程喷油策略燃油蒸发燃油湿壁混合气形成

单段与两段喷射均质直喷汽油机混合气形成研究

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汽车技术 2013年第8期 10-13,18页

作者：韩文艳许思传李俊辉霍雅丽同济大学中北大学太古中学

针对某均质缸内直喷汽油机低速时燃油湿壁问题,用定容弹试验对喷雾模型进行标定,同时使用FIRE软件对单段和两段喷油策略的混合气形成过程进行数值模拟研究。结果表明,转速为2000 r/min的全负荷工况下,单段喷油时燃油湿壁现象较为严重,... 详细信息

针对某均质缸内直喷汽油机低速时燃油湿壁问题,用定容弹试验对喷雾模型进行标定,同时使用FIRE软件对单段和两段喷油策略的混合气形成过程进行数值模拟研究。结果表明,转速为2000 r/min的全负荷工况下,单段喷油时燃油湿壁现象较为严重,而采用两段喷油可明显改善燃油碰壁情况,且点火时刻缸内混合气均匀性也得到改善;第2段喷油结束时刻越晚,燃油碰壁量越小,混合气浓度分布均匀性越差。

关键词：缸内直喷汽油机燃油湿壁喷油策略混合气形成

基于喷雾激光诊断和仿真技术的直喷汽油机喷嘴选型研究

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基于喷雾激光诊断和仿真技术的直喷汽油机喷嘴选型研究

作者：李明河南科技大学

学位级别：硕士

相对于传统的进气道喷射汽油机，直喷汽油机在燃油经济性、动力性及冷启动等多个方面具有明显的优势，是汽油机发展的必然趋势。然而，直喷汽油机普遍存在燃油湿壁以及混合气分布不均等问题，这会导致机油稀释，燃油经济性下降以及尾气... 详细信息

相对于传统的进气道喷射汽油机，直喷汽油机在燃油经济性、动力性及冷启动等多个方面具有明显的优势，是汽油机发展的必然趋势。然而，直喷汽油机普遍存在燃油湿壁以及混合气分布不均等问题，这会导致机油稀释，燃油经济性下降以及尾气排放增加。通过对不同喷油器进行喷雾、燃烧室结构及缸内流场三者合理匹配与优化的研究，可以为直喷发动机匹配较优的喷油器。CFD计算以其成本和时间优势在燃烧系统优化匹配方面取得了广泛应用。借助于CFD计算来为直喷发动机匹配合适的喷油器来降低燃油湿壁、优化混合气分布很有必要，但是，这样的研究少有报道。本文通过瞬态白光、LIF和PDI等先进的激光诊断技术对两直喷喷油器的喷雾结构、落点分布和粒子直径等喷雾特性进行了全面的试验研究，利用商业CFD软件AVL-FIRE建立了喷雾模型，并利用试验数据对建立的模型进行了标定和验证，最后将标定好的喷雾模型放进增压直喷发动机三维动网格中对喷雾和混合气形成过程进行了仿真计算，选择较优的喷油器为该发动机匹配。通过本文的研究，可以得到如下结论：1．利用贯穿距、截面落点分布及粒径分布等激光测试结果对喷雾模型进行标定，可以得到准确可靠的喷雾计算模型;2．本文所研究的直喷发动机在低速全负荷工况存在严重的喷雾碰壁，且压缩上止点时缸内混合气分布极为不均;3．单段喷射时，推迟喷油时刻可以减小燃油碰壁量，但会导致混合气均匀性下降;4．两段喷射可以有效减小喷雾碰壁现象，但第二段喷射越晚，压缩上止点缸内混合气浓度分布均匀性越差;5．对两款喷油器喷雾优化后对比，发现外开环喷油器的燃油直接蒸发量比六孔喷油器的大10%，最大油膜量比六孔的小8%，两喷油器累计燃油碰壁量基本相等。因此，外开环喷油器可为原机匹配。

关键词：直喷汽油机燃油湿壁 CFD数值模拟两段喷射喷油器匹配