LPG/柴油混合燃料发动机的放热规律

分析了负荷、转速、掺混比、供油提前角、喷射压力等因素对双燃料发动机燃烧压力变化规律、放热规律、着火特性等的影响。结果表明：混合燃料的滞燃期明显比柴油长，掺混比越高，滞燃期越长；掺混比较小时，混合燃料发动机的最高燃烧压力和最大压力升高率与柴油发动机基本相同，而掺混比较大时，则有很大不同；随掺混比的提高，放热率峰值略有增加，所对应的曲轴转角后移；供油提前角和喷射压力对双燃料发动机的燃烧过程也有一定的影响。     

电喷汽油机燃用甲醇-汽油混合燃料的性能

为了研究不同体积分数的甲醇-汽油混合燃料对多点电喷汽油机性能和排放的影响,通过发动机台架试验,对比分析了发动机的动力性、经济性及排放特性,并用气相色谱分析仪测量了目前法规尚未限制的甲醇和甲醛排放,探讨其排放特性及生成机理。实验结果表明:在外特性工况运行时,甲醇-汽油混合燃料发动机的输出功率在高转速时略高于汽油机,有效燃料消耗率比汽油机低,有效热效率比汽油机高;在负荷特性工况运行时,混合燃料发动机的有效燃料消耗率和有效热效率与汽油机基本相当;随着混合燃料中甲醇体积分数的增加,CO排放有所降低,NOx排放几乎保持不变,THC排放在大负荷时略有升高;混合燃料发动机的甲醛排放明显高于汽油机,并且随甲醇体积分数的增加而增大,而甲醇排放低于汽油机。     

柴油机进气预混甲醇燃烧特性的试验研究

对一台涡轮增压柴油机进行了改造,实现了柴油机进气预混甲醇双燃料燃烧。利用MATLAB软件编写了基于实测气缸压力的双燃料发动机放热规律计算程序,并对柴油机进气预混甲醇进行了试验研究。结果表明:在低转速全负荷和高转速中低负荷时,随着甲醇掺烧比的增加,柴油滞燃期延长,预混燃烧比例增大,放热率峰值增高,燃烧持续期缩短;在高转速大负荷时,较大的甲醇掺烧比会造成放热始点的大幅提前,放热率呈现多个峰值,出现了压力波动;适当推迟供油可以推迟放热始点并降低放热率峰值和最大压力升高率。     

火花点火发动机燃用DME-LPG混合燃料的性能

通过在火花点火式发动机燃用二甲醚混合燃料与汽油的对比试验，评价了二甲醚混合燃料的不同组分在发动机上的应用特性，分析了由二甲醚、液化石油气和甲醇组成的两种配比的混合燃料发动机的燃料经济性能、动力性能、怠速时的排放性能。结果表明：与燃用900汽油相比，二甲醚混合燃料的抗爆性能好；在燃料供给和点火系统稍作调整后，发动机燃用二甲醚-液化石油气混合燃料在低转速和中等转速时，其功率高于汽油机，在高转速时功率低于汽油机，在全部负荷工况下二甲醚-液化石油气混合燃料消耗率低于汽油；怠速时二甲醚-液化石油气混合燃料HC、CO、NO。排放量比900汽油有显著下降。这说明发动机燃用二甲醚-液化石油气混合燃料基本达到燃用汽油的水平。     

甲醇汽油反应机理及缸内燃烧过程数值研究

基于反应路径法提出了一个包含42种组分和91个基元反应、适用于汽油机工况的甲醇汽油简化反应机理,利用Fluent软件建立了发动机气缸三维模型,将简化反应机理与涡耗散概念模型(EDC)耦合,对发动机燃用不同比例甲醇汽油的燃烧性能、各组分浓度变化及废气生成等展开了较为系统的计算与分析。结果表明:燃料中甲醇含量越多,动力输出也越大,发动机转速为2 500 r·min-1的外特性工况下,燃用纯甲醇峰值压力比纯汽油高约28.8%;燃料中甲醇含量增多会导致缸内甲醛大量生成,但后期将基本燃烬;燃料中甲醇含量增多,可减少缸内NO的生成及排放,高比例甲醇汽油NO排放量几乎可忽略不计。     

燃用丁醇汽油对发动机性能影响的实验研究

以汽油为基础油,按照体积分数配制出10%、20%和30%的丁醇汽油混合燃料,研究电喷汽油机在不作改动的情况下,燃用不同比例丁醇汽油混合燃料时的性能变化情况。研究结果表明:在不改变汽油机任何参数的情况下,发动机燃用20%体积掺混率的丁醇汽油,混合燃料的功率和油耗下降并不明显,NOx增加幅度较小,而CO和HC排放明显降低。     

汽车LPG燃料燃烧特性

为了对LPG发动机燃烧系统的设计、开发提供理论支持，研究测试了不同转速、负荷下LPG燃烧的示功图，计算分析了LPG燃烧过程中压力、压力升高率、累计放热量、放热速率等影响燃烧的主要参数，并与汽油相应工况下的燃烧特性进行了对比分析。结果表明，LPG在燃烧性能上与汽油存在较大差异，LPG燃烧速度慢，燃烧持续时间长，而且在小负荷区域LPG的燃烧完全程度较差，随着负荷的增加燃烧情况改善。     

火花点火发动机燃用二甲醚-液化石油气混合燃料时的燃烧特性

应用CB—566燃烧分析仪测录火花点火发动机燃用不同燃料时的燃烧特性，研究了二甲醚—液化石油气混合燃料对火花点火发动机燃烧过程的影响，并与火花点火发动机燃用汽油的燃烧过程进行了对比研究，发现二甲醚—液化石油气混合燃料的燃烧过程与汽油相比，火焰发展角和明显燃烧期长，最高爆发压力高，燃烧变化过程基本相同。试验结果表明二甲醚高辛烷值、高热值调和剂可以显著提高二甲醚混合燃料的抗爆性和热值，使火花点火发动机可以在不改变原机结构的基础上燃用二甲醚混合燃料。     

Z6170ZLC型LNG-柴油双燃料船用增压发动机性能仿真分析

LNG-柴油双燃料发动机同时存在预混合燃烧和缸内压缩点火燃烧,其性能与原型柴油机有较大的差别.文中基于AVL-Boost发动机性能仿真软件,采用等热值当量处理不同比例的混合燃料,考虑了不同工况预混合LNG燃料对充气效率的影响,采用双韦伯函数燃烧放热率模拟不同比例混合燃料的预混合燃烧和缸内压缩点火燃烧,对比分析了LNG-柴油双燃料增压发动机和原型柴油机的动力性和经济性.研究表明：（1）预混合LNG燃料对充气效率的影响不会导致单点预混合LNG-柴油双燃料增压发动机的动力性下降;（2）相比较原型柴油机,各负荷工况双燃料发动机的燃油经济性均有下降,低负荷工况燃油经济性下降更为严重;（3）高负荷工况掺烧过高比例的LNG燃料将导致气缸压力急剧增加.     

喷雾特性对生物柴油燃烧和排放特性的影响

在手压泵试验台上进行了生物柴油与柴油的喷雾对比试验,在一台单缸直喷柴油机上进行了生物柴油与柴油燃烧和排放性能对比试验.分析了燃料喷雾特性的液滴粒径尺寸分布和特征参数,研究了燃用生物柴油与柴油燃烧和排放规律的差异及其本质原因.研究结果表明:与柴油相比,生物柴油喷雾锥角小,粒子总数少,小直径粒子比例低,最大粒子直径大;在转速为1 500 r*min-1与平均有效压力为0.531 MPa时,生物柴油最大燃烧压力、最大压力升高率以及最大燃烧放热率分别降低了1.91%、30.10%和29.32%,生物柴油燃烧持续期长于柴油;在转速为1 500 r*min-1时,燃用生物柴油HC、CO和烟度排放平均分别降低17.17%、26.73%和37.85%,NOX排放平均增加21.93%.     

汽油机恒转矩增转速瞬态工况燃烧特性的实验研究

针对汽油机瞬态工况所面临的某些问题,采用实验的手段,研究了汽油机恒转矩增转速瞬态工况下的燃烧过程.通过与稳态工况进行比较,对其示功图、平均指示压力、最高燃烧压力及其对应的曲轴转角、瞬时放热过程和累计放热过程等参数进行了分析,得出了汽油机恒转矩增转速瞬态工况下的燃烧特性.     

汽油发动机怠速工况富氧燃烧的研究

利用不同进气氧体积分数,实现汽油机富氧燃烧。氧体积分数分别为21.1%,22.6%,25.5%条件下,试验研究了在怠速工况下汽油发动机燃烧特性和排放特性。研究结果表明:在汽油机中怠速工况下,随着氧体积分数的增加,缸压、瞬时放热率明显增大,峰值相位出现时刻提前,累积放热量明显增大;进气中氧浓度加大,循环波动率下降,提高了发动机缸内燃烧的稳定性,燃油消耗量基本保持不变;在怠速工况下实现富氧燃烧,可以大大降低THC和CO的排放,NO2的排放增加,但增加的幅度处于较低的水平。     

DME部分预混压燃与缸内直喷复合燃烧的研究

在单缸二甲醚发动机上开展了DME部分预混压燃与缸内直喷混合燃烧(PCCI-DI)特性的研究。结果表明:DME PCCI-DI发动机具有较低的最高爆发压力和压力升高率。PCCI-DI DME发动机燃烧过程也表现出明显的两阶段放热特点,和HCCI DME发动机相比,两个放热峰值有所下降,第1个放热峰值位置基本不变,第2个放热峰值后移到上止点略后位置。     

DME部分预混压燃与缸内直喷复合燃烧的研究

在单缸二甲醚发动机上开展了DME部分预混压燃与缸内直喷混合燃烧(PCCI-DI)特性的研究。结果表明:DME PCCI-DI发动机具有较低的最高爆发压力和压力升高率。PCCI-DI DME发动机燃烧过程也表现出明显的两阶段放热特点,和HCCI DME发动机相比,两个放热峰值有所下降,第1个放热峰值位置基本不变,第2个放热峰值后移到上止点略后位置。     

舰用高压共轨柴油机燃烧与排放的仿真计算

利用高速闪光摄影技术，对高压喷射喷雾体空间发展规律进行了试验分析，提出了一个计算高压喷射喷雾体发展的数学公式．在正确描述高压燃油喷雾的基础上，建立了一个能预测高压共轨柴油机性能和排放的准维燃烧模型．此模型改进了燃油喷射模型以及碳烟的生成与氧化模型，考虑了燃烧区的区间传热和缸内工质的对流辐射传热，由此对一台高压共轨柴油机进行了仿真计算，计算与试验结果对比分析表明，改进后的燃烧与排放模型能够较好地反映缸内各区的燃烧与排放情况．     

柴油机两级相继增压系统设计与匹配试验研究

为改善低工况条件下因增压压力不足而造成柴油机缸内燃烧恶化问题,将两级增压（two-stage turbocharging,TST）与相继增压（sequential turbocharging,STC）技术相结合.首先,通过推进特性试验进行两级相继增压与柴油机匹配计算,确定增压器型号;其次,利用GT-power软件得到增压器与柴油机联合运行曲线,验证方案的可行性;最后,进行台架试验,分析推进特性和负荷特性下两级相继增压对柴油机性能影响.试验结果表明：推进特性条件下,在0～50%负荷区间,采用单涡轮增压（1TC）可以改善燃烧恶化问题;在50%～100%负荷区间,采用双涡轮增压（2TC）能够进一步提高空燃比,改善缸内燃烧,尤其在60%负荷下,燃油消耗率相比原机降低8.08%;两级相继增压模式在低转速、全扭矩及中高转速、高扭矩运行区域,可实现增压器的良好匹配.