点火模式对增压稀燃LPG发动机燃烧特性的影响

使用三维仿真软件AVL-FIRE建立了增压稀燃LPG发动机缸内燃烧模型,对模型进行了数值仿真.分析了单、双火花塞不同点火模式对发动机工作过程的影响并通过实验得到验证.结果表明:采用双火花塞点火与单火花塞点火相比,缩短了火焰传播距离,增强了缸内涡流,加快了火焰的传播速度,减轻了爆燃,降低了排气温度,提高了热效率,使发动机具有较好的动力性和燃料经济性.     

一种具创意的脉冲能量火花塞

发动机行业应该为火花点燃发动机火花塞技术的变革做好准备,Enerpulse公司先进的Pulstar火花塞已实现了火花塞技术的变革。Pulstar火花塞是一种脉冲能量火花塞,它利用1个峰值电容器使电-等离子能量的转换效率增加到50%,而传统火花塞的电-等离子能量转换效率通常仅为1%。这种火花塞能量的增加能提高燃烧速率,降低发动机燃油耗,改善车辆燃油经济性。此外,Pulstar火花塞点燃稀薄混合气的能力有助于稀燃分层汽油直接喷射发动机和火花辅助均质充气压缩点燃发动机的持续发展。     

天然气/氢气混合燃料发动机的稀燃极限和排放特性试验研究

在东风EQD210N-20天然气发动机上进行了天然气与天燃气/氢气混合燃料体积混合比例为10%、30%和50%的稀燃极限和排放特性试验研究.实验结果表明:燃烧混合燃料比燃烧天然气时的稀燃极限大,并且随着掺氢比例的增大,燃烧过程的火焰发展期和快速燃烧期缩短,发动机的指示热效率、平均指示压力和NO2的排放增加;但是当发动机在大于天然气/氢气混合气的稀燃极限工作时,其指示热效率、平均指示压力和NO2的排放迅速下降,平均指示压力变动系数、CH4和CO的浓度迅速上升.     

皮尔斯蒂克PA4—200型发动机两级增压的经验

与直喷式燃烧过程相比,预燃室式燃烧过程的优点是在相同的功率下其最大爆发压力约低25～30％。法国热机研究所研制的皮尔斯蒂克PA4—200型发动机采用变截面的特种预燃室来解决预燃室发动机比油耗高的缺点。该机原为直喷式,由于采用了特种预燃室,使其最大爆发压力由140巴降为95巴。 通过采用二级增压来提高增压压力及加大油泵供油量来发挥其功率储备。这样在同样的机械负荷下功率可增加40％,同时,燃烧过量空气的增加使热负荷不变. 关于变截面预燃室已在参考文献[1]报导,这里仅谈谈使用高增压的一些经验。     

基于两级高能点火和被动预燃室的高压缩比汽油机燃烧及排放特性研究

基于一台自然吸气缸内直喷汽油机,研究了高能点火、被动预燃室和两者结合对当量比和稀薄燃烧工况下燃烧与排放特性的影响。结果表明,高能点火结合被动预燃室,能够在小负荷工况下显著降低循环波动、缩短点火延迟期和燃烧持续期,两者效果相互叠加,能够进一步提高热效率。高能点火的被动预燃室可将稀燃极限由1.4小幅拓宽至1.5～1.6之间;在当量比工况,可使热效率相对提升最高达17.9%。而在大负荷工况下,高能点火结合普通火花塞或被动预燃室均对燃烧性能无明显提升作用。对于排放性能而言,高能点火对于排放性能的影响较小,而被动预燃室对排放影响更为显著;小负荷工况下,被动预燃室倾向于降低NOx排放;中大负荷工况下,被动预燃室倾向于增加NO_x排放;两种负荷下,受到火焰淬熄和燃油撞壁作用的影响,被动预燃室的HC排放相比普通火花塞均略有升高。     

电喷LPG发动机快速燃烧过程循环变动的研究

研究了某电喷LPG发动机快速燃烧过程的循环变动.结果表明,基于高能双火花塞点火模式的快速燃烧系统的燃烧压力峰值以及对应的相位波动范围小于高能单点火模式;强涡流使发动机压力峰值相位产生较大波动.在稀燃模式下,高能双点火模式与普通单点火模式相比.不但稀燃极限得到了扩展,燃烧压力峰值的循环变动范围非常小,其对应的相位波动范围也较小.     

增压比对汽油机燃烧及性能影响的试验研究

在一台2.0L涡轮增压汽油机上试验研究了全负荷工况下转速和增压比对发动机燃烧和性能的影响.结果表明,加大增压比提高了压缩行程的缸内压力,发动机的动力性大幅度提升,增压比每增加0.1个单位,缸内压力增加0.03～0.05MPa,转矩增加12 ～15N·m.同一转速下的瞬时放热率峰值随着增压比的增加而增大;滞燃期随着转速的...     

混合气分层对HCCI汽油机极限负荷和燃烧特性的影响

对比研究HCCI汽油机在不同空燃比下采用混合气分层策略时的极限负荷、NOx排放量和燃油经济性,考察了在此策略下过量空气系数λ和EGR率对HCCI发动机燃烧特性的影响。结果表明,混合气分层压缩燃烧模式能有效降低HCCI燃烧的压力升高率,具有拓展负荷范围的潜力,但同时也使NOx排放增加;适当的过量空气系数能在一定程度上改善HCCI发动机的燃烧特性,采用9%的EGR率时发动机油耗率最低,具有明显节油效果。     

缸内直喷醇类燃料发动机的燃烧与排放特性

根据所测的示功图和排放,分析了一台采用火花点火、缸内直喷周向分层燃烧系统的发动机在燃用甲醇和乙醇时的性能和燃烧特性。研究表明,醇类燃料发动机的燃烧由预混燃烧与扩散燃烧组成,具有非常快的燃烧速率,而且非常稳定,ATDC(3°CA～6°CA)就燃烧完50%燃料,循环变动小于6%。与燃用乙醇相比,燃用甲醇时滞燃期较短,燃烧速率较快。由于采用分层燃烧,醇类燃料发动机具有与直喷柴油机相当的热效率,在负荷特性上,燃用醇类燃料时的NOx排放仅为柴油机的10%～40%,且能实现无烟燃烧,CO排放的增加低于1%,HC排放高于柴油机。     

新品上市

Evil V-manage点火强化系统点火的原理是当活塞进行压缩行程时,透过电磁感应,电脑会下达指令,使高压线圈运动,将原本12伏的电压升压,使火花塞跳火(火花星点燃混合气体燃烧),发动机会从压缩行程进入动力行程,这就是所谓的火花点火。换句话说,如果我们提升点火效率,那么燃油就容易完全燃烧,发动机效率就能提升,同时还能降低油耗。     

基于焦炉气的HCNG发动机稀燃特性研究

在能源稀缺和环境保护双重制约的今天,研究开发新型车用石油替代燃料尤为重要和紧迫。将焦炉煤气作为发动机燃料,不仅可以大幅度提高焦炉煤气的附加值,缓解能源压力,还可降低排放,具有重要的经济效益和环境效益。本文以焦炉煤气作为HCNG燃料的工业来源,在经过甲烷化与适当的提纯后,将其视为体积掺氢比为55%的HCNG燃料在6缸增压火花点火发动机试验台架上进行了稀燃特性研究,并与天然气发动机和30%低掺氢比HCNG燃料稀燃特性进行了对比。从而获得掺氢比55%的HCNG发动机的稀燃极限和动力性、经济性规律。     

涡流室式火花塞改善了燃烧过程

在火花点火发动机中,较快的和最均匀的能量转换,能够由涡流室式火花塞来完成。在发动机的燃烧过程中,能量的转换必须是最迅速和最均匀,以便实现进一步降低燃油消耗和废气排放。由Bosch公司研制的涡流室式火花塞,有一个小室,其上有一个中心喷孔和4个切向喷孔见图1,在压缩冲程时可使进入到小室中的混合气产生涡流。涡流使燃烧迅速地发生,产生出5股火焰喷射束,可在主燃烧室中确保良好的燃烧。发动机的试验表明,发动机的运转比使用常规火花塞更加平稳。并提高较低的部份负荷范围和暖车时的热效率。     

涡轮增压汽油机火花塞的性能试验研究

利用由电力测功机和涡轮增压汽油机组成的测试平台对一种火花塞的设计和性能进行了试验验证和研究。研究结果表明:火花塞的最高温度在800℃以内,火花塞温度随着点火提前角和空燃比的增大而升高,点火提前角每增加1°,温度升高10～15℃,空燃比增幅为1时,温度升高10～30℃。火花塞的间隙、热值设计合理,基于当前的发动机点火系统,应用在涡轮增压汽油机上可实现稳定可靠点火,没有早燃倾向。     

通过高压直接喷射实现高效率和低氮氧化物排放的氢燃烧方式

氢可以从各种再生能源中产生,因此预计,氢将会在社会长期能源需求中起到重要作用。传统氢发动机存在的一些缺点是:冷却损失较高导致热效率较低,以及不正常燃烧(回火、早燃、燃烧速度较快)限制了大负荷运行。氢燃料直接喷射是克服这些缺点的一种有效办法,但是要实现高效率和低氮氧化物(NOx)排放的燃烧方法还需要进行更详细的研究。采用一种试验性氢高压喷射器(最大喷射压力30 MPa)对高效率和低NOx排放的氢燃烧进行了研究。采用1台2.2 L 4缸涡流形燃烧室柴油机进行试验,氢喷射器安装在气缸中心,火花塞安装在预热塞位置。为了能向1个气缸提供氢气,对这台发动机进行了改装。通过控制喷油定时和点火定时研究了氢气的均相和分层燃烧。另外,还研究了联合使用火花点火的扩散燃烧(即火花点燃辅助扩散燃烧)。结果显示,采用高压直喷的分层扩散燃烧与传统的均相燃烧相比,指示热效率提高了约3%。热效率提高的原因是:(1)分层扩散燃烧改善了冷却损失与等容度之间的折衷关系;(2)接近上止点喷射的压力恢复效应十分有利于热效率的提高;(3)在废气再循环(EGR)与扩散燃烧相结合的情况下,能使EGR更为有效。通过抑制喷束的贯穿度以减少较多的冷却损失,使这台小型发动机达到了52%的优良指示热效率,并通过计算流体动力学和可视化缸内燃烧研究得到了证实。另外,还获得了一些有价值的认识:EGR除湿能增加工作气体的比热比,并能在降低NOx的同时提高热效率。     

稀燃技术在汽油机上的应用

从理论上讲，可燃混合气越稀，K值越大，其热效率n越高，汽油机的经济性和排放性也都得到较大的16后，由于燃烧速度过慢，爆燃增加，反而使汽油机指示功减少，油耗上升，针对此种情况，常采取措施，在火花塞附近配以较浓混合气，使燃烧室内的混合气从浓到稀有规律地分层，从而使稀混合气能正常点火和燃烧。     

火神“铱”然疯狂 电装（DENSO）IRIDIUM POWER铱金火花塞使用体验

火花塞的作用是将上万伏的高压电引至正、负极终端产生电弧火花，以点燃发动机汽缸内混合气使发动机作功，其在很大程度上决定着发动机的性能。如火花塞的点火性能不好，不仅会导致发动机启动困难，而且会在加速时感到乏力。其原因是点火不够强和集中，导致油气燃烧不完全，并会增加油耗和产生大量废气。污染环境，甚至更严重会影响发动机的使用寿命。     

单缸直喷柴油机涡流室燃烧系统外部增压的实验研究

为满足非道路用柴油机的排放法规,从改善柴油机缸内混合气形成质量出发,提出了直喷式柴油机涡流室燃烧系统;设计了柴油机外部增压系统,进行了新型燃烧系统在外部增压下性能的实验研究。结果表明,外部增压能降低柴油机的油耗和排放;增压压力为0.15MPa时,柴油机油耗率最低。增压压力为0.18MPa时,使用4×0.36×140°喷油嘴在供油提前角为8°CA、90%负荷下,NOx排放量仅为常压下的25%。     

换气与压缩过程对汽油机燃烧特性的影响研究

针对增压气道喷射汽油机进行了发动机换气与压缩过程对燃烧特性的影响研究,对比了两种状态下的气门升程与配气正时,基于发动机试验台架测试数据,重点分析了发动机动力性、经济性和燃烧特性。试验数据表明了配气相位的改变对燃烧有较大的影响,可使燃烧效率大幅度提高,爆震倾向减小。同时基于AVL-fire软件进行发动机进气与压缩过程三维CFD分析,分析结果表明:对燃烧特性的影响不能仅靠瞬态滚流比和缸内平均湍动能进行判断,真正影响燃烧的是火花塞附近湍动能的变化,即发动机换气与压缩过程对燃烧特性的影响来自压缩上止点火花塞附近的湍动能。     

一种实现组合燃烧模式闭环控制的宽域氧传感器控制器

为了降低重型增压燃气发动机燃料消耗和热负荷,并使之运行在稀薄燃烧区,设计了一种宽域氧(UEGO)传感器控制器和基于此控制器快速实现稀薄燃烧控制的方法。该控制器通过采集UEGO、发动机转速和进气压力等信号,精确计算得到当前工况下的空燃比值,并与可标定的目标空燃比值进行比较,判断当前混合气的浓稀状态,向基于理论空燃比控制的燃气发动机ECU实时输出模拟的开关型氧传感器信号。试验表明:控制器结合基于理论空燃比控制的ECU能实现燃气发动机理论空燃比燃烧和稀薄燃烧组合模式的闭环控制。     

正交设计法在涡轮增压发动机开发中的应用

基于一台2.0 L四缸涡轮增压汽油机,在设定的转速和负荷工况下,通过调节进气门提前角(VVTi,Variable Valve Timing-in)、排气门推迟角(VVTo,Variable Valve Timing-out)、废气再循环(EGR,Exhaust Gas Recirculation)率、点火提前角(SA,Spark advanced Angle)和空燃比(AFR,Air Fuel Ratio),进行涡轮增压发动机的性能开发,实现最佳的缸内燃烧和最低的燃油消耗与排放;同时,利用正交设计法分别对VVTi、VVTo以及EGR率排列组合进行优化设计,并进一步试验。结果表明:对于3因子4水平的系统试验,利用正交设计法可以减少50%~75%的试验次数。在发动机转速为2000 r/min,制动平均有效压力(BMEP,Brake Mean Effective Pressure)为500 k Pa,理论空燃比和最大制动转矩(MBT,Maximum Brake Torque)点火角工况下,与正交设计法中的试验组相比,当VVTi为40°CA,VVTo为30°CA,EGR率为8%时,发动机的燃油经济性最佳,此时的燃油消耗率为265.39 g/(k×Wh),但燃烧稳定性会受到一定影响,同时燃烧持续期会延长。此时,HC排放有所增加,CO和NO_x排放降低。