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燃烧学科学家和发动机开发工程师面临的一个主要挑战是优化发动机燃烧,以改善燃油经济性和减少废气排放,同时以最低的成本来保持发动机良好的性能。由于火花点火(SI)发动机具有降低油耗和排放的潜能,因此其越来越受到关注。
对涡轮增压SI发动机了进行三维CFD模拟和试验测试,设计了一种新的进气口配置。在早期进气门关闭(EIVC)时,容易出现缸内湍流水平较低的典型问题。为了解决该问题,在部分负荷情况下,采用可变气门驱动(VVA)系统,以减少泵气损失。所提出的进气口配置能够在低气门升程时增加气体运动,从而达到在部分负荷时提高火焰传播速度的目的。新的进气口配置被证明在提高EGR循环和缩短燃烧过程中有显著和积极的影响,尤其是在负荷较低时,这对于使用EIVC策略的VVA系统更关键。尽管该系统在部分负荷下使用低气门升程会改善发动机性能,在满负荷的整个气门升程时会降低气体的运动程度。但在满负荷运行条件下,所设计的进气口配置没有达到目标,虽然气缸的敲击缓解,但不足以弥补燃烧中的热量损失。
在试验中,对气缸内的流动特性进行了计算。在定量的基础上,分析燃烧持续时间与湍流动能之间的关系,并为进一步修改燃烧持续时间和发动机几何形状提供了依据,使发动机在整个运行过程中有一个合适的燃烧速度。