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1、课题来源与背景
“内燃机可变进气流动技术及其应用”项目由3项国家自然科学基金项目、1项教育部留学回国人员科研启动基金项目和1项唐山市科技局项目2项企业横向课题支撑,总经费175万元。
2、应用领域和技术原理
针对内燃机进气流动组织困难、低速低负荷燃烧恶化等问题,开展了内燃机缸内涡流、滚流、斜轴涡流产生机理研究,以及可变斜轴涡流技术、可变进气门相异升程技术、宏观气流运动对燃烧过程及性能影响等研究,形成了一整套内燃机可变进气流动理论和技术体系。研究成果主要应用于动力工程及工程热物理领域,涉及内燃机、汽车、船舶、工程机械、农业机械等多个行业。
3、成果的创造性与先进性
本项目研究提出了一种缸内宏观气流运动微观分析技术,根据进气门出口及缸内三维流场特性,分析缸内涡流、滚流和斜轴涡流形成机理及其演变规律;提出了缸内斜轴涡流的等角动量分析方法,研制了可变斜轴涡流调节机构,可根据内燃机的工况需要对缸内气体斜轴涡流强度和倾角进行调整,系统研究了缸内斜轴涡流特性对低速低负荷燃烧过程的影响,采用该技术可以更有效地组织湍流燃烧,减小燃烧循环变动,提高燃烧的稳定性;提出了进气门相异升程的概念及相关方法,发明了可变进气门相异升程装置及相异角调整机构,研究了相异升程条件下,缸内涡流、滚流、斜轴涡流形成特点及其演变规律。
本研究提出的分析方法及开发的可变进气流动技术,形成了一整套内燃机可变进气流动理论和技术体系,为内燃机燃烧和性能优化开辟了新的技术途径。获国家授权发明专利2项、新型实用专利3项。
应用推广情况
本项目的理论、技术成果在东风EQD180N-20和EQ6102DT-2、一汽夏利CA4GB2、江淮4GA和4GB、雷沃1004等机型进气与燃烧系统的开发中得到应用,改进机型低速低负荷指示热效率提高了9%,燃油消耗率下降了5~10%,排放达到了国IV排放标准。企业和研究机构利用本研究成果对产品进行了改进设计,显著提升了产品性能,创造了较大的经济效益近三年累积新增利润9.23亿元,新增税收1.96亿元,具有较大的经济和社会效益。
本项目建立了较全面、系统的内燃机可变进气流动技术,推动了我国内燃机领域缸内气体运动优化技术的发展,显著提升该方向研究水平,满足了我国内燃机企业的技术需求。所形成的成果完全可以用于工程机械、中小型船舶动力、发电机组等行业,具有较强的技术辐射能力,具有较大的推广应用前景。