可變氣門(mén)升程直噴汽油機(jī)缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)特性研究.pdf

1、為了利用三效催化轉(zhuǎn)化技術(shù)高轉(zhuǎn)化效率特點(diǎn),新一代直噴汽油機(jī)仍然沿用節(jié)氣門(mén)負(fù)荷控制,采用當(dāng)量比燃燒模式代替稀燃?？勺儦忾T(mén)驅(qū)動(dòng)技術(shù)在汽油機(jī)上的使用使得節(jié)氣門(mén)取消,泵吸損失減小成為可能,對(duì)于無(wú)節(jié)氣門(mén)負(fù)荷控制模式下缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)研究將為改善燃油霧化混合以及發(fā)動(dòng)機(jī)性能提供理論依據(jù)。
　　 實(shí)驗(yàn)在一臺(tái)由Cagiva Fox350單缸四氣門(mén)汽油機(jī)改裝而成的光學(xué)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行,采用粒子圖像處理技術(shù),研究了四種不同氣門(mén)升程負(fù)荷控制模式下缸內(nèi)氣

2、流運(yùn)動(dòng)特性。
　　 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,缸內(nèi)滾流明顯,渦流較弱。進(jìn)氣中期,流場(chǎng)結(jié)構(gòu)在高低氣門(mén)升程下分別以旋向相反的封閉和未封閉渦流結(jié)構(gòu)存在。隨著壓縮進(jìn)行,渦流速度在低氣門(mén)升程下衰減明顯,在高氣門(mén)升程下基本不變。壓縮末期,遠(yuǎn)離上止點(diǎn)平面渦流速度顯著增加,靠近上止點(diǎn)平面流速基本不變。
　　 進(jìn)氣中期對(duì)稱面流場(chǎng)在低氣門(mén)升程下形成旋向相反的雙滾流,在高氣門(mén)升程下表現(xiàn)為大尺度順時(shí)針滾流。壓縮初期,高氣門(mén)升程流場(chǎng)隨活塞上行破碎后形成第二次

3、滾流,低氣門(mén)升程無(wú)明顯滾流形成。壓縮末期,氣門(mén)升程6.8mm滾流結(jié)構(gòu)仍然保持,平均滾流比為0.45,平均高頻湍動(dòng)能是氣門(mén)升程1.7mm的2～3倍。
　　 為了獲得大尺度流場(chǎng),在相同工況下,采用增加其中一氣門(mén)錐面面積進(jìn)行渦流實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,隨著氣門(mén)升程降低平均渦流比增加。進(jìn)氣中期,不同氣門(mén)升程均出現(xiàn)旋向相反的雙渦結(jié)構(gòu)。隨著進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉,低氣門(mén)升程下雙渦演變?yōu)榇蟪叨饶鏁r(shí)針旋轉(zhuǎn)單渦結(jié)構(gòu),并且氣門(mén)升程1.7mm出現(xiàn)最大平均渦流比1.9

4、,高氣門(mén)升程渦流結(jié)構(gòu)破碎為小尺度流場(chǎng)。壓縮末期,氣門(mén)升程1.7mm平均渦流比出現(xiàn)顯著增加,平均高頻湍動(dòng)能達(dá)到0.5m2／s2,是氣門(mén)升程6.8mm的4～5倍。
　　 本文采用低通濾波法分離湍流和循環(huán)變動(dòng),不同工況下,截止頻率范圍為70HZ～120HZ。隨氣門(mén)升程的降低,最大平均湍動(dòng)能增加,并且峰值對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角后推。壓縮末期,不同渦流平面速度差異來(lái)自不同滾流作用大小。滾流破碎使得湍流和循環(huán)變動(dòng)增加；滾流形成或加強(qiáng)使得湍流增加,循