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配气相位对大功率柴油机缸套热负荷影响及优化

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中国航海 2021年第2期44卷 59-65页

作者：胡磊杨建国董飞余永华武汉理工大学能源与动力工程学院武汉430063 武汉理工大学船舶与海洋工程动力系统国家工程实验室低速机电控分实验室武汉430063 武汉理工大学船舶动力工程技术交通运输行业重点实验室武汉430063

以某大功率柴油机缸套为对象,通过GT-Power和ANSYS仿真平台,建立柴油机工作过程仿真模型和缸套热负荷模型,利用硬度塞法验证其热负荷模型的正确性。适当调整进气提前角及滞后角、排气提前角及滞后角等配气相位角,计算分析配气相位对缸... 详细信息

以某大功率柴油机缸套为对象,通过GT-Power和ANSYS仿真平台,建立柴油机工作过程仿真模型和缸套热负荷模型,利用硬度塞法验证其热负荷模型的正确性。适当调整进气提前角及滞后角、排气提前角及滞后角等配气相位角,计算分析配气相位对缸套热负荷的影响。利用田口实验设计和方差分析法,制定以不同配气相位角为影响因子的优化匹配方案,进行配气相位对热负荷考核指标权重分析,并进行缸套优化分析。研究表明:确定的缸套热边界条件和仿真模型合理,热负荷计算模型误差较小,排气提前角和进气提前角对缸套热负荷影响权重较大,在功率不低于原标定功率情况下,确定的优化方法可有效降低缸套热负荷指标。

关键词：缸套热负荷配气相位权重分析优化

点燃式M100甲醇发动机关键参数的优化研究

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点燃式M100甲醇发动机关键参数的优化研究

作者：陈琛太原理工大学

学位级别：硕士

甲醇被认为是最有发展前景的替代燃料之一,2021年我国甲醇产能达到9690万吨,且与汽、柴油相比成本较低,所以将甲醇作为燃料供给是可行的。目前甲醇发动机的应用较少,只有吉利汽车有成熟的产品,2021年工信部又将甲醇汽车纳入绿色产品供... 详细信息

甲醇被认为是最有发展前景的替代燃料之一,2021年我国甲醇产能达到9690万吨,且与汽、柴油相比成本较低,所以将甲醇作为燃料供给是可行的。目前甲醇发动机的应用较少,只有吉利汽车有成熟的产品,2021年工信部又将甲醇汽车纳入绿色产品供给工程,因此开发推广甲醇发动机对我国双碳目标的实现具有重要意义。本课题采用试验加仿真的研究方法,针对一台采用了当量燃烧加EGR(废气再循环)系统和TWC(三元催化转换器)技术路线的点燃式重型M100甲醇发动机的性能展开研究,并搭建了GT-POWER一维仿真模型,重点研究了配气相位、EGR率和压缩比对甲醇发动机的影响,具体研究工作如下:(1)对原机的进、排气相位在不改变气门型线的基础上进行配气相位的优化仿真,通过将进排气门的型线进行交叉仿真试验,得到1100r/min、1300r/min和1900r/min三个转速下的最佳配气相位参考点,分别将三组最佳的配气相位参考点应用到其它转速上,对比这几组配气相位对发动机整体运行情况的影响,最终通过优化后的数据选择一组对所有转速优化效果最好的配气相位。在发动机外特性工况下,对比优化前的发动机试验数据,在1100r/min时进气量最大增加了0.8%,功率和扭矩最大提升了0.83%,燃油消耗率最大下降了0.016%。(2)研究不同EGR率及EGR冷却温度对发动机动力性、经济性、排放性及燃烧特性参数的影响,在保证发动机动力性不变的前提下,确定发动机最佳EGR率范围和EGR冷却温度。通过分析发现,EGR率增大后,缸内燃烧温度随EGR率的增加而降低,燃烧持续期逐渐变长,燃烧放热速率降低,缸压峰值逐渐变小;发动机的功率、扭矩和NO排放均有明显的降低,燃油消耗率明显升高,建议当转速为1100r/min时,最大EGR率在15%左右,当转速为1300r/min时,最大EGR率在20%左右,当转速为1900r/min时,最大EGR率在25%左右。当EGR冷却温度升高后,发动机的功率、扭矩和燃油消耗率均开始降低,NO排放逐渐升高,所以EGR冷却温度应保持在一个较低的温度下。(3)探究了11.6、11.9、12.2、12.5、12.8、13.1和13.4等7个压缩比对发动机动力性、经济性、排放性以及燃烧特性参数的影响,确定甲醇发动机的最佳压缩比。在对压缩比进行优化仿真的过程中,当发动机压缩比达到13.1时,发动机会在最大扭矩转速1300r/min时出现爆震现象,将点火时刻由上止点前10.5°CA推迟到上止点前9.5°CA后,爆震现象消失,且此时的发动机性能参数得到明显优化,继续增大压缩比后优化效果不明显,所以选用13.1为甲醇发动机的最佳压缩比。

关键词： M100甲醇发动机配气相位 EGR率压缩比爆震

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配气相位对增压汽油机动力性影响的仿真研究

配气相位对增压汽油机动力性影响的仿真研究

作者：赵顺超河北工业大学

学位级别：硕士

采用废气涡流增压技术可以大幅度提高输出功率和转矩,同时降低有效燃油消耗率,减小排气噪声,在轻型车上具有极高的推广应用价值。这项技术回收废气的能量,在空气进入气缸前进行预压缩,增大单位体积的进气量。但提高进气压力后最佳配气... 详细信息

采用废气涡流增压技术可以大幅度提高输出功率和转矩,同时降低有效燃油消耗率,减小排气噪声,在轻型车上具有极高的推广应用价值。这项技术回收废气的能量,在空气进入气缸前进行预压缩,增大单位体积的进气量。但提高进气压力后最佳配气相位随之改变,对于VVT系统需要进行重新优化。本文通过阅读相关文献资料,在较充分了解本领域研究动态及发展方向的基础上,利用avl-boost软件对某轻型车用废气涡轮增压GDI发动机的工作过程进行了模拟仿真。首先,调整模型参数,利用实测发动机外特性对模型的准确性进行校准、验证。然后,通过在外特性上改变进气相位,研究了配气相位对发动机动力性的影响,得到了最佳配气相位;同时得出结论:适当增大进气提前角和气门重叠角会提高发动机低转速时的加速性,并使发动机扭矩储备系数增大,工作稳定增强。随后,又在标定转速和最大扭矩转速对配气相位进行了仿真优化,给出低转速与高转速下动力性随配气相位改变的规律。论文工作可为VVT设计与匹配提供重要参考。

关键词： GDI汽油机涡轮增压米勒循环配气相位仿真

配气相位对阿特金森循环汽油机经济性影响规律研究

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配气相位对阿特金森循环汽油机经济性影响规律研究

作者：徐英健吉林大学

学位级别：硕士

阿特金森(Atkinson)循环可以解决传统奥拓(Otto)循环汽油机压缩比低和部分负荷泵气损失大的问题,从而提高了整机燃油经济性,其中,调整配气相位是Otto循环汽油机实现Atkinson循环的重要手段。掌握配气相位影响Atkinson循环的节能机理及规... 详细信息

阿特金森(Atkinson)循环可以解决传统奥拓(Otto)循环汽油机压缩比低和部分负荷泵气损失大的问题,从而提高了整机燃油经济性,其中,调整配气相位是Otto循环汽油机实现Atkinson循环的重要手段。掌握配气相位影响Atkinson循环的节能机理及规律,是利用Atkinson循环提高燃油经济性的基础。本文针对一款1.0L排量的传统Otto循环汽油机,建立了一维热力学模型和三维流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)模型,试验验证了模型的有效性,用于后续Atkinson循环的仿真研究。设计了两组面向Atkinson循环的配气相位策略,进气门早关(Early Intake-Valve Closure,EIVC)策略、进气门晚关(Late Intake-Valve Closure,LIVC)策略,分别比原机230oCA(Crank Angle)进气持续期减少、增加了30oCA;提高机械压缩、匹配高滚流气道,将1.0L汽油机的Otto循环设计成节能的Atkinson循环。一维热力学模型探究了不同配气相位策略影响泵气损失的变化规律,三维CFD模型分析了不同配气相位策略对缸内滚流和湍流运动,燃烧过程特性的影响。本文还评估了1.0L汽油机使用Atkinson循环后燃油经济性的提升效果,并量化分析了Atkinson循环节能途径对热效率的影响,本文研究的主要结论如下:1、相比LIVC,EIVC策略明显地降低了小负荷工况点(2000?8)8)8)、8))=0.2)的泵气损失。EIVC策略下进气门早关使活塞下行时的膨胀功抵消部分上行时的压缩功,当进气晚关角位于-60oCA ABDC(After Bottom Dead Center)时,相比于Otto循环下的泵气损失降低了56.58%。LIVC策略下进气门晚关使部分工质回流,增加进气压力来降低泵气损失,当进气晚关角位于105oCA ABDC时,相比于Otto循环下的泵气损失降低了7.39%。2、相比EIVC,LIVC策略更有利于提高小负荷工况点(2000?8)8)8)、8))=0.2)缸内滚流、湍流运动,优化燃烧相位。EIVC策略的气门升程限制了缸内滚流的发展,并在进气冲程末期对缸内的能量补充少。计算发现:LIVC策略下不同配气相位进气冲程滚流比峰值最高可达1.73,压缩冲程滚流比峰值最高可达1.52,上止点附近的湍动能峰值最高达到46.29 m·s,瞬时放热率峰值最高达到14.61 J·deg;而EIVC策略下不同配气相位进气冲程滚流比峰值最高为1.16,压缩冲程滚流比峰值最高为0.68,上止点附近的湍动能峰值最高为25.39m·s,瞬时放热率峰值最高为12.20 J·deg。3、相比LIVC,EIVC策略更有利于提高小负荷工况点(2000?8)8)8)、8))=0.2)的燃油经济性,其中降低泵气损失对整机燃油经济性贡献更大。计算发现:EIVC策略下,最低有效燃油消耗率为308.28 g/(kW·h),相比于原机小负荷工况点的有效燃油消耗率降低了18.33%;而LIVC策略下,最低有效燃油消耗率为336.74 g/(kW·h),相比于原机小负荷工况点降低了9.75%。LIVC策略依靠其能更好的优化燃烧相位,使总指示热效率最高为43.98%,但LIVC策略下的泵气损失也大,故考虑泵气损失和机械损失后,EIVC策略下的有效热效率最高为26.78%。以上配气相位实现1.0L汽油机Atkinson循环节能的机理研究成果,为提高1.0L汽油机燃油经济性奠定基础。

关键词：汽油机 Atkinson循环燃油经济性配气相位

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配气相位对天然气发动机燃烧和排放的影响

农业机械学报 2009年第8期40卷 13-17页

作者：焦运景张惠明杨志勇张自立司鹏程辉天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室天津300072 东风南充汽车有限公司南充637000

对改装为火花点火式天然气发动机的柴油机配气机构的配气相位进行了优化设计,并在发动机台架上进行了对比试验,研究了配气相位对发动机燃烧及排放的影响。试验结果表明:随着气门重叠角的减小,HC和NOx排放量有所降低,但高转速时过小的气... 详细信息

对改装为火花点火式天然气发动机的柴油机配气机构的配气相位进行了优化设计,并在发动机台架上进行了对比试验,研究了配气相位对发动机燃烧及排放的影响。试验结果表明:随着气门重叠角的减小,HC和NOx排放量有所降低,但高转速时过小的气门重叠角,不利于HC排放量的降低;气门重叠角的减小使得缸内可燃气体浓度降低,在抑制NOx生成的同时,也损失了部分功率,因而在降低有害排放的同时,还要兼顾动力性;随着转速的升高,要适当增大点火提前角,以保证其动力性,避免后燃,降低排温。

关键词：天然气发动机配气相位燃烧排放

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V形发动机正时链条系统装调技术研究与应用

汽车工艺师 2024年第3期 49-51页

作者：谷传磊王乐董乐陈渤桐左云盛中国第一汽车股份有限公司研发总院吉林长春130011

本技术方案基于V形发动机三层链条结构,将曲轴固定在一缸上止点,把凸轮轴固定初始位置;采用“分层装配、旋转调整、有效固定及顺序拧紧”技术,用自主设计的框架式工装固定VVT链轮,创新轮廓线测量法检验正时,从而降低链条装配过程受力,... 详细信息

本技术方案基于V形发动机三层链条结构,将曲轴固定在一缸上止点,把凸轮轴固定初始位置;采用“分层装配、旋转调整、有效固定及顺序拧紧”技术,用自主设计的框架式工装固定VVT链轮,创新轮廓线测量法检验正时,从而降低链条装配过程受力,避免链条拉伸变形,解决由于链轮转动造成正时偏差,实现发动机配气相位实际角度符合设计理论值。为V形发动机探索出一种有效三层链条系统装调技术方案。

关键词：发动机配气相位链条系统正时装调

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配气相位对活塞排气气动发动机性能影响分析

机械科学与技术 2011年第2期30卷 200-204页

作者：王云张文龙谢胡凌焦志斌南昌航空大学飞行器工程学院南昌330063

为了提高活塞的做功能力、提高气动发动机的动力性能和经济性能,对活塞排气气动发动机进排气系统进行了建模分析,并基于变质量热力学理论建立了气动发动机的热力循环模型。通过计算仿真不同的进排气开启角、持续角,转速对发动机各个性... 详细信息

为了提高活塞的做功能力、提高气动发动机的动力性能和经济性能,对活塞排气气动发动机进排气系统进行了建模分析,并基于变质量热力学理论建立了气动发动机的热力循环模型。通过计算仿真不同的进排气开启角、持续角,转速对发动机各个性能影响,分析得出:适当的开启角有利于动力性和经济性的提高,而延迟角使其性能急剧下降;进气持续角过小或过大,发动机动力性和经济性都急剧下降;已定的进、排气开启角和持续角,对应有最佳的转速。因此,在发动机设计过程中,在额定的工作转速下,寻找最佳的进排气开启角和持续角。活塞排气气动发动机低速运转时,性能为佳;当转速为1000 r/min时,进气开启角选用-10°CA、排气开启角选用-16°CA、进气持续角选用150°CA时,发动机性能最佳。

关键词：活塞排气气动发动机配气相位

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响应曲面法在柴油机配气相位优化中的应用

江苏大学学报（自然科学版） 2019年第3期40卷 276-281页

作者：孙旭何仁江苏大学江苏省汽车工程重点实验室江苏镇江212013 南通航运职业技术学院江苏南通226010

使用AVL-BOOST建立某186F柴油机的计算模型,通过计算模型产生响应曲面设计试验点的数据.采用中心复合设计将得到的响应数据建立响应曲面模型,并对响应模型进行方差分析及回归系数显著性检验,确保所建立的三元二次模型的可信度.由响应模... 详细信息

使用AVL-BOOST建立某186F柴油机的计算模型,通过计算模型产生响应曲面设计试验点的数据.采用中心复合设计将得到的响应数据建立响应曲面模型,并对响应模型进行方差分析及回归系数显著性检验,确保所建立的三元二次模型的可信度.由响应模型绘制等值线图、响应曲面图.使用Minitab响应优化器求解标定转速处最优的配气相位,并采用优化后的配气凸轮进行柴油机试验验证.结果表明:进气迟闭角对该柴油机标定点的比油耗影响最为明显,排气提前角次之,适当增大进气迟闭角、排气提前角和气门重叠角可以提高柴油机高转速区的充量系数和经济性;当转速超过2 800 r·min^(-1)时,充量系数和比油耗较原机均有不同程度的增大与减小,其中标定点处的比油耗降低了2.12%,充量系数增大了4.88%.

关键词：柴油机响应曲面法配气相位充量系数优化

二次补气和配气相位对摩托车发动机怠速稳定性和动力性的影响

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重庆大学学报（自然科学版） 2018年第7期41卷 8-15页

作者：张力李祖成张青周照强吕晓惠钟德妹重庆大学汽车工程学院重庆400044

为分析一款摩托车发动机加装二次补气装置后怠速稳定性提升的原因,利用数值模拟方法建立原机仿真模型,通过对仿真模型标定表明该模型具有较高的模拟精度,在此模型基础上,建立二次补气发动机仿真模型。利用以上模型分析二次补气对怠速稳... 详细信息

为分析一款摩托车发动机加装二次补气装置后怠速稳定性提升的原因,利用数值模拟方法建立原机仿真模型,通过对仿真模型标定表明该模型具有较高的模拟精度,在此模型基础上,建立二次补气发动机仿真模型。利用以上模型分析二次补气对怠速稳定性的影响,发现原机怠速不稳的主要原因为其残余废气系数过高。为解决原机怠速不稳问题,从配气相位出发,研究在对原机动力性影响较小的情况下降低残余废气系数的方法。结果表明:将排气相位整体提前可以将残余废气系数降至二次补气发动机的水平,且扭矩下降最大值不超过2%。

关键词：摩托车发动机二次补气配气相位残余废气系数怠速稳定性