基于可變氣門升程的汽油機(jī)缸內(nèi)滾流特性研究

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基于可變氣門升程的汽油機(jī)缸內(nèi)滾流特性研究

本文通過減小最大氣門升程來研究缸內(nèi)氣體的流動(dòng)特性。試驗(yàn)在改進(jìn)的4氣門火花點(diǎn)火試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，用光學(xué)測量方法，在缸壁通道上測量缸內(nèi)氣體垂直方向的運(yùn)動(dòng)。最大氣門升程分別為6.8、4、1.7mm，通過粒子圖像測速技術(shù)（PIV）進(jìn)行測量。對測量的結(jié)果進(jìn)行分析，研究滾流場、滾流比的變化和波動(dòng)的動(dòng)能分布。同時(shí)，開發(fā)了用于檢測渦流中心的數(shù)值分析方法。

根據(jù)渦流中心的分布結(jié)果，對氣缸內(nèi)氣體流動(dòng)的循環(huán)變化進(jìn)行探討。從中可以得出，相位平均流場表明：①較高的最大氣門升程，可產(chǎn)生較強(qiáng)的垂直流動(dòng)，流動(dòng)更多地轉(zhuǎn)向活塞頂部，并且最后有可能形成較大規(guī)模的滾流結(jié)構(gòu)；②較低的最大氣門升程產(chǎn)生較高的滾流比時(shí)，活塞接近下止點(diǎn)（BDC）；③較高的最大氣門行程產(chǎn)生更高的滾流比時(shí)，活塞接近上止點(diǎn)（TDC）。從動(dòng)能的角度看，降低最大氣門升程能夠產(chǎn)生更高的價(jià)值，包括更高的動(dòng)能和更高的波動(dòng)能量，由于較高的速度向量，在氣缸內(nèi)大部分時(shí)間都沒有形成常規(guī)的大渦流結(jié)構(gòu)。基于更高總動(dòng)能低的最大氣門升程的條件下，提出了更高的波動(dòng)能量，其結(jié)果有利于空燃混合和火焰?zhèn)鞑?。利用適當(dāng)?shù)臄?shù)值方法，對不同最大氣門升程下的渦流中心進(jìn)行檢測，以及對循環(huán)的渦流結(jié)構(gòu)進(jìn)行探討。結(jié)果表明：①較低的最大氣門升程，由于削弱了滾動(dòng)渦流，進(jìn)而提高了循環(huán)變動(dòng)；②研究結(jié)果還表明，對于可變氣門升程的缸內(nèi)直噴汽油機(jī)，擴(kuò)張渦流流動(dòng)能夠削減循環(huán)變化，有利于提高點(diǎn)火和燃燒穩(wěn)定性。

刊名：Flow Turbulence Combust（英）

刊期：2015年第94期

作者：Tianyou Wang et al

編譯：孫堅(jiān)