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研究生: 沈昆弘
Kun-hong Shung
論文名稱: 四閥四行程機車引擎瞬間流場與缸內噴油特性的計算與實驗分析
Flow and GDI Characteristics of a Four-valve,Flow-stoke Motorcycle Engine:Computational and Experimental Analyses
指導教授: 黃榮芳
Rong-fung Huang
口試委員: 趙振綱
Ching-kong Chao
林怡均
Yi-jiun Lin
陳佳堃
Jia-Kun Chen
許清閔
Chin-ming Hsu
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 機械工程系
Department of Mechanical Engineering
論文出版年: 2012
畢業學年度: 100
語文別: 中文
論文頁數: 243
中文關鍵詞: 四閥四行程機車引擎瞬間流場與缸內噴油特性的計算與實驗分析
外文關鍵詞: Flow stoke Motorcycle Engine
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  • 本研究使用實驗與計算方法於一部四閥單缸四行程250 c.c.引擎作缸內未噴油和噴油流場的診測。實驗部分,主要分析噴油嘴之物理特性,並將所得到的開啟延遲、關閉延遲時間及噴油質量流率的數據套用在模擬計算中。計算模擬部份是使用商業套裝計算流體動力學(computational fluid dynamics, CFD)軟體STAR-CD探討在有、無燃油噴射的狀況下,於進氣和壓縮行程期間,分析缸內氣流繞著缸徑軸上的滾轉運動以及缸內燃油噴射之噴霧流場與氣流運動交互作用後的結構與衍化,並藉由循環渦度滾轉比以及SMD等量化指標,找出相異進氣延長段缸內流場的差異和較佳之噴油嘴安裝位置和噴油角度。所得到的實驗與模擬數據顯示Type A和Type B進氣延長段未噴油之缸內流場差異甚小。噴油嘴放置位置以Homogeneous charge的噴油時機作計算,由SMD和濃度空間變異值表現出噴油嘴安裝在位置7、噴油角度α =49o時,液滴尺寸最小且濃度也較平均。透過Stratified charge的噴油時機作計算,油氣濃度在靠近排氣閥處最集中,且靠近汽缸頂部,火星塞可以放置於該區域。


    The fuel injection timing during intake stroke of a four-stroke motorcycle engine cylinder has been studied though experiment and computer simulation. The results of injection time delay and injector characteristics were obtained from experimental, were used as reference in the computer simulation. Computer simulation was aided by a CFD software STAR-CD to understand the mechanics during "no-spray" and "spray" situation inside the engine cylinder. Indentify the situation inside the engine cylinder difference between Type A and Type B intank extend, look for better injection locations and angles based tumble ratio, Sauter mean diameter (SMD) and oil concentration distribution. Results from experiments and computer simulations show that the situation inside the engine cylinder difference is small. In homogeneous charge, injector location and injector angle were varied to study droplet size and oil concentration distribution. When injector was placed at the location 7, better concentration distribution and smallest droplet size were found at 49 degrees injection angle. In stratified charge, similar results were obtained when spray injector was investigated. Result from computer simulation showed spark plug focus and provided concentrated droplet at near exhaust valve.

    摘要 i Abstract ii 致謝 iii 符號索引 viii 表圖索引 xii 第一章 緒 論 1 1.1 研究動機 1 1.2 文獻回顧 2 1.3 研究目的 7 第二章 實驗設備、儀器與方法 8 2.1 缸外噴油實驗設備 8 2.1.1 噴油嘴 8 2.1.2 燃油泵浦 8 2.2.3 電子噴射裝置系統 9 2.2.4 數據擷取系統 9 2.2.5 電子微量天秤 9 2.2.6 高速攝影系統 10 第三章 計算模擬之模型與方法 11 3.1 標的引擎 11 3.1.1 引擎規格 11 3.1.2 噴嘴型式 11 3.2 計算流力軟體簡介 12 3.3 統御方程式 13 3.3.1 紊流模式 15 3.3.2 液滴分裂模型 17 3.3.3液滴與壁面交互作用模型 19 3.4 數值求解方法 21 3.4.1 離散化方程式 21 3.4.2 PISO解法理論 23 3.4.3 收斂標準 29 3.5 網格與條件 30 3.5.1 計算網格 30 3.5.2 邊界條件 31 3.5.3 初始條件 31 3.5.4 取像相位與座標定義 33 3.5.5 物理參數定義 33 第四章 缸外噴油實驗結果 41 4.1 缸外噴油嘴之供油壓力分析 42 4.2 缸外噴油量分析 43 4.3 缸外噴油量之噴油延遲特性 46 4.3.1 缸外噴油訊號及延遲特性分析 47 4.3.2 缸外模擬引擎轉速對噴油延遲時間特性分析 50 第五章 相異進氣延長段之冷流場未噴油缸內Tumble motion的衍化計算過程 50 5.1 引擎規格 51 5.2 Type A之缸內氣流衍化過程 51 5.2.1 計算截面於正面對稱面上(z =0 mm) 51 5.2.2 計算截面於正面非對稱面位移(z =15.8 mm) 52 5.2.3 計算截面於正面非對稱面位移(z = - 15.8 mm) 54 5.3 Type B之缸內氣流衍化過程 55 5.3.1 計算截面於正面對稱面上(z =0 mm) 55 5.3.2 計算截面於正面非對稱面位移(z =15.5 mm) 56 5.3.3 計算截面於前視方向非對稱面位移(z = - 15.8 mm) 58 5.4 相異進氣延長段量化分析 59 5.4.1 進氣岐管入口截面的質量流率 59 5.4.2 容積效率 60 5.4.3 缸內平均壓力和溫度 60 5.5 相異進氣延長段對於缸內滾轉運動量化分析 60 5.5.1 正面對稱面(z = 0 mm)之截面渦度滾轉比 60 5.5.2 正面非對稱面(z =3.95 mm)之截面渦度滾轉比 61 5.5.3 正面非對稱面(z =-3.95 mm)之截面渦度滾轉比 61 5.5.4 正面非對稱面(z =7.9 mm)之截面渦度滾轉比 62 5.5.5 正面非對稱面(z =- 7.9 mm)之截面渦度滾轉比 62 5.5.6 正面非對稱面(z =11.85 mm)之截面渦度滾轉比 63 5.5.7 正面非對稱面(z =- 11.85 mm)之截面渦度滾轉比 63 5.5.8 正面非對稱面(z =15.8 mm)之截面渦度滾轉比 64 5.5.9 正面非對稱面(z = - 15.8 mm)之截面渦度滾轉比 64 5.5.10 正面非對稱面(z = 23.7 mm)之截面渦度滾轉比 64 5.5.11 正面非對稱面(z =- 23.7 mm)之截面渦度滾轉比 65 5.5.12 正面非對稱面(z =31.6 mm)之截面渦度滾轉比 66 5.5.13 正面非對稱面(z =- 31.6 mm)之截面渦度滾轉比 66 5.5.14 相異進氣延長段各截面平均渦度滾轉比 67 5.5.15 採用算術平均法對於體平均滾轉比之影響 67 5.5.16 採用體積分率方法對於體平均滾轉比之影響 67 第六章 冷流場噴霧與油氣濃度分佈的衍化計算結果 68 6.1 Stratified injection之策略 69 6.1.1 Type A 進氣延長段之缸內油氣濃度分佈衍化 69 6.1.2 Type B進氣延長段之缸內油氣濃度分佈衍化 70 6.2 Homogeneous injection策略 70 6.2.1 噴油嘴在位置1時Type B進氣延長段之缸內油氣濃度分佈衍化 71 6.2 燃油液滴缸內平均SMD變化 72 6.3 濃度空間分佈變異值 73 第七章 結論與建議 75 7.1 結論 75 7.1.1 缸外噴油實驗 75 7.1.2 相異進氣延長段缸內流場比較 75 7.1.3 火星塞安裝位置與噴油嘴安裝位置和噴油角度對於缸內油氣濃度影響 75 7.2 建議 76 參考文獻 78

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    無法下載圖示 全文公開日期 2017/06/14 (校內網路)
    全文公開日期 本全文未授權公開 (校外網路)
    全文公開日期 本全文未授權公開 (國家圖書館:臺灣博碩士論文系統)
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