使用米勒循环模型的直喷发动机能否克服燃油壁润湿题？

一直都想了解使用米勒循环模型的直喷发动机能否克服燃油壁润湿题？和燃油模型轿车的热门话题，接下来让小编带各位讲解使用米勒循环模型的直喷发动机能否克服燃油壁润湿题？的案。

帖子|尹亨

编辑|尹亨

—米勒循环—

与现有摩托车相比，米勒循环与现有摩托车最大的区别在于进气方式。在米勒循环中，进气门控制进气量，而在奥托循环中，进气门保持不变，节气门控制进气量。

在保持进气道与气缸之间相同的气体质量交换的同时，这两种不同的进气方式对气缸温度、气体流量和混合气均匀性都有一定的影响。

除了进气条件的变化外，喷射策略也是影响汽油直喷GDI发动机燃油蒸发和混合气形成的重要因素。

随着发动机电控技术的不断进步，多种喷射策略在优化发动机混合气形成和燃烧方面取得了理想的效果。

双喷射是一种被广泛研究和应用的多次喷射策略，可以有效减少缸内燃油壁附着量，优化混合气质量，减少爆震倾向。

米勒循环更加清洁高效，能源危机和环境污染题凸显了米勒循环发动机的研究潜力。

日本马自达此前对米勒循环进行了研究，将米勒循环技术从船用发动机应用到汽车发动机上，改善油耗10-15%，并减少废气排放。

2000年，宝马实施米勒循环，开发出全可变气门结构，大幅降低油耗。

Kesgin等人研究了两级增压米勒循环发动机对热效率和废气排放的影响，结果表明米勒循环可以有效提高热效率并显着减少氮氧化物排放。

多次喷射可以有效优化缸内混合气形成，提高燃烧效率，减少废气排放。

Kawasumi等人设计了一种新型燃油喷射控制器，该控制器在低负荷时根据发动机转速和负载确定燃油喷射比，并且该控制系统显着提高了发动机工况变化的可控性。

Turkcan等人以甲醇和乙醇混合汽油为燃料，研究了两种喷射正时对直喷均质压燃式汽油机燃烧和排放特性的影响。

王永伟等人研究了水平对置GDI发动机多喷射策略的具体实现，通过单片机的脉冲序列输出方法实现了多喷射控制。解决发动机起动工况下燃油喷雾质量差、混合气形成不均匀的题。

在本文中，我们采用两阶段注入策略结合EIVC75。在本文中，米勒循环表述为EIVC75米勒循环，其中进气门比原机提前关闭75，优化了燃油蒸发和混合气形成的质量。

首先将总喷射量固定为常数，根据二次喷射时间比较缸内油膜分布、缸内流量以及混合气形成质量，得到喷射时间。

然后研究不同的喷射比，探索缸内喷雾场的形成质量，并分析米勒循环结合两次喷射对缸壁油膜量、缸内流动的影响。起始条件下的当量比分布。

—模型建立与验证—

表1提供了本文中用于台架测试的15TGDI发动机的一些基本参数。

根据试验结果，建立一维模型并提供三维模拟边界条件，发动机试验装置如图1所示。

本文建立GT-Power一维仿真模型，选择怠速工况点，发动机转速为2000~5600r/min，每1200r/min加载50~100次，共9种工况进行仿真。

原始机械台架测试数据与一维仿真数据在九个工况点的功率和燃油消耗的比较如图2所示。测试值与模拟值误差在5以内，因而由后续三维CFD模拟提供的初始值和界限确定，条件准确可靠。

将建立的三维几何模型导入CONVERGE软件中，选择3mm的参考网格，网格模型如图3所示。

仿真时选择怠速工况，转速设置为1000r/min，进气上止点定义为0，数值仿真过程中使用的参数如表所示2.

为了验证模型和参数选择的准确性，本文进行了气道稳态流量和雾化可视化实验。

不同气门升程对应的流量系数和注深距离如图4和图5所示。不同气门升程和时间节点下的测试和仿真误差均小于5。因此，进气系统的构造如下本文中喷雾型号的选择是正确的。

—米勒循环结合双喷射策略对燃油壁润湿性的影响—

起动工况下，由于缸内温度低、喷油量过多、蒸发雾化不良，油膜会沉积在活塞和缸壁上，形成壁涂油膜，理论壁涂油膜质量如下它是由Rourke提出的方程确定的。

式中，为液体密度，h为油膜厚度，up和vw分别为油膜在相对地面坐标系中的平均速度和壁运动速度，s为表面梯度算子。

CONVERGE软件使用颗粒计算模型中的油膜厚度表示法

式中，表示颗粒所在壁面，Vp表示单位液滴p的体积，Ai表示壁面面积投影。

为了给米勒循环结合两次喷射优化缸内喷雾场提供基础，本文将原机、原奥托循环结合两次喷射、EIVC75米勒循环、EIVC75米勒循环进行了结合。比较两个注射缸在空转时的油膜质量发展情况。

第二次喷射的比例为1:1，第一次喷射正时与第一次喷射正时一致，第二次喷射正时固定为170，第二次喷射正时相同。单次喷射的总喷油量相同。

如图6所示，当曲轴转角在70190之间时，原发动机两次喷射组合的缸内油膜蒸发量远高于米勒循环两次喷射组合的缸内油膜蒸发量。

由于190后缸内喷雾场的发展，米勒循环结合双喷射策略可以更快地减少缸内残留油膜量。

当点火时刻达到340时，两喷组合米勒循环分别比原机和两喷组合原机低458和85，明显低于EIVC75米勒循环单喷。

可见，米勒循环与双喷射相结合，在起动工况缸内温度较低时，具有促进燃油蒸发的效果。

—米勒循环对缸内参数的影响—

作为启动条件下的关键缸内参数，通过将米勒循环与双喷射策略相结合，可以显着减少燃油壁涂层的量。

在EIVC75米勒循环两次喷射相结合的基础上，保持两次喷射比相同，改变二次喷射时间，二次喷射起始角设置为110，如方案1所示。

10为间隙偏移，结合EIVC75米勒循环喷射策略，设计了一套七种不同的二次喷射时间。详细信息请参见表3。

在燃烧室中，随着活塞下降，二次喷油时喷油器与活塞顶部的距离增大，因此二次喷油大部分不直接接触活塞顶面，而主要接触活塞表面和缸套表面。

不同二次喷射次数下气缸内油膜质量的变化图7显示了不同二次喷射次数下气缸内油膜质量的变化。

首次喷油后，不同方法的壁涂油膜质量相似，缸内残留油膜质量高达0.29mg，比EIVC75循环单次喷油降低508%。阶段注入。

为了更直观地比较点火时缸内残留的油膜量，图8给出了曲轴转角为340时各个二次喷油时间时缸内油膜的质量情况。

从图中可以看出，除方案1外，其他两种喷射方式点火时残留油膜质量均小于02mg，且方案5缸内油膜蒸发效果最好。

图9和图10显示了不同第二次喷射时间下活塞顶部和缸套油膜的变化。

由图9可以看出，方案1在第二次喷射后所有方案中活塞顶部油膜峰值最大为508mg，其他方案活塞顶部油膜峰值最大全部出现在第一次注射后。

主要原因是在相同喷射量和喷射方式下二次喷射延迟后，随着缸内活塞向下移动，二次喷射的附着位置逐渐向缸套移动。

结合图10中缸套表面油膜质量的变化，缸套表面油膜的峰值一般出现在第二次喷油之后。

方案1至方案5表明，随着二次喷射的延迟，缸套表面油膜峰值呈现增加的趋势。

方案5方案7缸套表面油膜峰值之所以出现波动，主要是因为随着活塞继续向下运动，喷油器与活塞表面的距离增大，活塞形状发生变化。油束穿透范围内的气缸并不重要。

选择穿过进排气门中心线的纵向截面是为了进一步探索油膜蒸发更好的配置中4至6号气缸的流动情况。

图11显示了第一次和第二次注射之间速度场的变化。图12为开启第二次喷油后点火瞬间气缸主曲轴角度处的速度场分布。

如图11所示，EIVC75米勒循环较高的进气压力导致新鲜空气更快地进入气缸，导致进气门顶部附近流量较大，在中心形成明显的间隙。靠近顶部的气缸，顺时针旋转的涡流、高压油束也引起气缸中心和底部的气流运动。

进气门底部的进气运动与刚刚结束的喷油驱动的缸内气流接触，但由于抵消作用，并未形成明显的滚流。

由图12可以看出，当曲轴转角为150时，方案4首先结束二次喷射，油束在其所经过的区域高速流动，此时方案5和方案6中，油仍然喷射。气缸内的运动微弱且持续。

当曲轴转角为230至340时，三组方案气缸内的整体运动模式相似，但由于第二次喷射延迟，相应的湍流运动衰减得更慢。方案6和方案5的气缸运动模式相似，流量强度应稍大。

压缩阶段缸内流动强度对燃油蒸发和混合气形成有显着影响。

当然，二次喷射越晚，二次喷射的剩余燃油蒸发时间就越短，所以在压缩阶段，方案6的缸内流量相对方案5来说要大，油量实际上也更高。电影质量。

当曲轴转角为340时，方案5、方案6气缸顶部的流量较大，有利于火焰的扩散，使燃烧更加完全，有利于提高发动机的热效率。

—不同喷油量对缸内参数的影响—

为了进一步研究两种喷油比对GDI发动机气缸工作过程的影响，以方案5为基础，该方案缸内燃油蒸发率最高，混合气形成质量相对较好。

第一次喷射开始角度固定为70，第二次喷射开始角度为150，因此两次喷射总量不变，但两次喷射的燃油比发生变化。

由于点火式发动机与压燃式发动机不同，如果喷油正时延迟、喷油量较大，很容易出现混合不均匀，导致失火和燃烧恶化。本文采用第二次注入量低于第一次注入量的策略，如表4所示。

图16显示了米勒循环结合不同喷射比时缸内油膜体积随曲轴转角的变化。

6组法中，第一次喷油后达到最高点后油膜蒸发量减少，在曲轴转角125左右时蒸发率明显增加。

第二次喷油后，各方案组缸内油膜峰值相似，此时油膜质量最高的方案5-1与方案5-5之间存在差异，其油膜质量最小。只有018毫克。进入压缩冲程后，每种方法的油膜变化趋势不同。

其中，方案5-6燃油蒸发效果最差，且在第二个峰值时，缸内油膜质量仅高于方案5-5，但缸内残留油膜量较多是最大的。点火时。

—结论—

米勒循环结合两次喷射对于改善GDI发动机起动工况下燃油壁润湿题有较好的效果。

由于受燃油有效蒸发时间的影响，二次喷射时间延迟，点火时缸内残留油膜量先减少后增加，二次喷射时间为燃油在曲轴转角蒸发时150。

在压缩冲程中，活塞表面燃油的额外蒸发和气缸底部的滚流，使活塞顶部的浓混合气向进气侧移动，使其横截面垂直于气缸底部。气缸。此时吸力侧存在明显的富集区域，其他区域混合气形成质量相对较好。

如果一次喷射量与二次喷射量之比大于2:1，则在点火瞬间缸内剩余油膜开始增加。活塞上凹坑沉积的残余油膜量和二次喷射燃油的有效蒸发时间是影响燃油蒸发效果的主要因素。

方案5-2曲轴转角二次喷射时间为150，喷油比为2:1，是经过研究优化后的喷射策略。

点火瞬间，方案5-2的壁面油膜质量较原发动机降低了95%，整体混合气浓度场显得稍微集中在火花塞附近和缸盖附近。垂直于Y轴的截面，即当量比为13。在大多数其他区域，相对均匀的现象可以促进点火并降低“失火”的可能性。

根据规则，您的关注+点赞和评论将保持您作为狂热粉丝的状态，并向您推荐更高质量的内容。

--结尾--

哪些车型值得购买？比亚迪车行值得买，因为它是中国品牌汽车，是国企。无论从哪个角度看，它都值得购买。比亚迪汽车经销商目前拥有多种特色车型，包括SUV、轿车、燃油车等。电瓶车和油电混合动力汽车，特别是电瓶车，续航时间长，环保，内饰优良，是出行出行的绝佳选择。

燃油版和混合动力版是什么意思？燃油汽车是指以汽油或柴油为燃料的汽车。

混合动力车型其实并不简单地指一种车型，目前混合动力车大致分为三种类型。第一种是插电式混合动力车型，将电力系统和发动机结合在一起，同时保持现有发动机动力总成，并且需要单独充电。第二种是轻混车型。该车型与普通燃油车型最大的区别在于采用了48V轻混系统。该系统的电池较小，电动机的输出也较小，因此无法仅用电动机驱动车辆。只能起到辅助作用。当以一定速度行驶时，发动机驱动电动机给电池充电，因此车辆不需要额外充电。第三种是基因混合动力车型，使用发动机和电动机来驱动车辆，车辆在达到一定速度时可以自行充电，因此不需要单独充电。两家日本制造商，丰田和本田。