带EGR的两段式VVL发动机点火策略仿真分析

基于GT-Power软件构建两段式可变气门升程发动机性能仿真模型,并对模型进行标定。燃烧模型及外特性计算结果与实测数据吻合,验证了模型的有效性。基于该仿真模型,分析采用大、小两种不同进气门升程时点火提前角对发动机爆震、动力性、经济性及NOx排放特性的影响。无EGR时,使用小进气门升程时较大气门升程有更高的缸内峰值压力和最高缸内温度,更易爆震且NOx排放也更高;在各自爆震边界点火时,两者动力性及经济性相近;EGR增加后爆震趋势减弱。     

火花助燃HCCI燃烧最小点火能量的研究

建立了包括进气温度、进气压力、混合气浓度、EGR率等影响因素的火花点燃过程最小点火能量的计算模型,研究了均质压燃的控制参数(进气温度、压缩比、EGR率)对最小点火能量的影响规律。研究结果表明,使混合气实现压缩自燃的手段,同样也降低了最小点火能量;在火花助燃HCCI过程中,存在产生火花点燃过程的条件;提高点火能量可以降低对进气加热温度的要求。     

单缸EGR发动机压缩比优化及涡轮增压器匹配研究

在1台气道喷射单缸EGR发动机上,独立控制EGR缸喷油及点火,实现燃料改质,研究了不同压缩比对发动机性能的影响,此外还匹配了不同涡轮增压器,用于改善外特性扭矩。试验结果表明:单缸EGR能有效改善发动机的燃油经济性,NOx和CO排放性能均所改善,但THC排放恶化,动力性能下降;提高压缩比能有效提高发动机的热效率,降低燃油消耗,但过高压缩比使发动机爆震倾向严重,限制发动机外特性扭矩;通过匹配小涡轮增压器低速扭矩有所改善。     

甲醇发动机缸内EGR分层的研究

针对一台具有螺旋进气道的点火式甲醇发动机,采用进气道加装EGR管的方式实现了EGR和新鲜充量的分开引入。应用CFD仿真软件Fire模拟了不同EGR通入时间、不同燃烧室凹坑形状等对EGR分层的影响。结果显示,加装EGR管能够实现EGR的分层,EGR的通入时长和燃烧室凹坑形状都对EGR的分层产生影响。当燃烧室凹坑形状为浅圆柱型、新鲜充量的通入压力为100kPa、EGR通入压力为160kPa时,在300°BTDC(压缩上止点前)停止通入,能够形成火花塞周围EGR浓度低、越远离燃烧室顶部EGR浓度越高的EGR分层结构。同时,在保证EGR率和燃油消耗量相同条件下,通过改变点火提前角,分析分层EGR和均质EGR对甲醇发动机缸内燃烧的影响。分层EGR能有效地提高缸压峰值、缩短燃烧滞燃期、提前燃烧始点,有利于发动机缸内燃烧的改善。     

基于一维/三维模型耦合的富氧燃烧天然气发动机数值模拟

以某1.0L3缸汽油机为基础,利用GT-Power与Converge建立了天然气发动机耦合仿真模型,并利用原机试验数据对模型进行了验证,研究了进气富氧与EGR对天然气发动机性能的影响特性,对利用进气富氧与EGR改善天然气发动机的性能进行了探讨。结果表明,随进气氧气体积分数提高,天然气发动机平均有效压力显著提高,最大可提高22.8%(氧体积分数为28%时);同时缸内温度和NOx排放升高,排气与传热的能量损失增加,燃气消耗率略有升高。加入EGR可以降低富氧燃烧下天然气发动机燃气消耗率,随着EGR率增加,燃气消耗率主要呈先减小后增加趋势;且随进气氧浓度提高,各浓度下最低燃气消耗率对应的EGR率逐渐提高;NOx排放随EGR率增加而逐渐降低,在进气氧体积分数为23%,25%,27%,29%时,EGR率分别为10%,15%,20%,25%即可将NOx排放降到原机水平;利用进气富氧与EGR可以有效地改善天然气发动机动力不足与NOx排放高的状况。     

EGR对柴油-天然气双燃料发动机稀燃的影响

在一台由柴油机加装天然气供给系统改装而成的双燃料发动机上进行试验,分别研究了EGR率和过量空气系数(a)随喷油提前角变化对双燃料发动机的影响。结果表明:当EGR率为0时,a过大导致热效率降低。增大喷油提前角使着火提前,燃烧得以改善,最大压力升高率和最高燃烧压力提高,热值折合燃料消耗率降低。喷油提前角一定时,最大压力升高率、最高燃烧压力随EGR率的增大先升高后降低,热值折合燃料消耗率先降低后升高,EGR率为20%时热值折合燃料消耗率达到最低值。采用EGR技术能有效降低NOx排放,但HC,CO,CH4和炭烟排放随着EGR率的增大而增大;增大喷油提前角使缸内柴油预混燃烧比例增加,HC,CO,CH4和炭烟排放降低。因此,采用EGR时应适当增加喷油提前角。     

用爆震传感器控制发动机的方法

<正> 利用带爆震传感器的系统,可以保证火花点火式发动机气缸内燃油燃烧的条件随环境空气的压力、温度和湿度、发动机本身的热和技术状况及其一些特性(如实际的压缩比)变化并燃用不同的抗爆性燃油时无爆震地工作。在运转过程中,通过相应自动校正发动机的调整(例如点火提前角的调整),即可做到这一点。     

不同辛烷值参比燃料HCCI燃烧特性的试验研究

对不同辛烷值基本参比燃料及其混合物在高速4缸柴油机上进行单缸HCCI燃烧试验,研究了燃料辛烷值、发动机冷却水温度、进气温度以及冷EGR率对HCCI发动机燃烧特性和排放特性的影响。结果表明;在同一当量比下,随燃料辛烷值增大,着火时刻推迟,燃烧放热速率降低,HC和CO排放增大。HCCI燃烧随负荷的增大、EGR牢的减小、进气温度和冷卸水温度的升高,着火时刻提前,燃烧放热速率加快。     

排气背压对有无EGR重型柴油机油耗的影响

为了研究排气背压对有无废气再循环(EGR,Exhaust Gas Recirculation)重型柴油机油耗及排温等性能的影响,选取了1540r/min和320N.m的稳态工况分别对有EGR和无EGR的发动机进行了变排气背压试验。试验结果表明:排气背压每增加1kPa,无EGR的发动机油耗率增加0.49g/kWh;有EGR的发动机油耗率增加1.43g/kWh;排气背压对有EGR发动机的油耗率更敏感;低背压时,有EGR发动机的油耗率低于无EGR发动机,高背压时,有EGR发动机高于无EGR发动机。研究结果为重型柴油机排气系统结构设计和布置提供了理论指导。     

发动机临界爆震控制特性研究

对爆震的临界控制特性及发动机性能进行了试验研究，包括点火提前角变化控制规律、基本点火提前角变化影响和各缸爆震差异性，以及发动机的动力性和经济性的控制影响。爆震控制系统使发动机工作在轻微爆震或临界爆震状态下，追求最佳的动力性和经济性。试验研究表明，适宜的爆震控制对发动机性能影响是极其重要的，并具有明显优势。     

乙醇HCCI发动机工作区域的模拟研究

应用0-D单区HCCI发动机模型耦合乙醇氧化反应详细化学动力学机理,对乙醇HCCI发动机的工作区域进行了模拟研究。确定了由过量空气系数(φa)和EGR率表示的HCCI工作区域,分析了工作区域内的排放性能、动力性能以及指示热效率。研究结果表明,在无EGR的工况下,从a=3.2到φa=8.5乙醇可以实现HCCI燃烧,φa<3.2时,出现爆震,必须加入EGR才能抑制爆震燃烧,最大的EGR率达到52%。在HCCI工作区域内,NOx排放较低,最大排放为140×10-6,CO排放较高,φa和EGR率对其影响很大。工作区域内的热效率较高,最大可达到34%,指示平均有效压力受EGR的影响较大,最大峰值达0.5 MPa。     

汽车爆震限制器的正确使用

汽车爆震限制器具有限制爆震和辅助电子点火的功能。具有节能、不易烧蚀继电器触点、点火能量高、低温(-30℃)、低压(8V)及起动迅速等优点,因此现代汽车广泛使用。 1.故障诊断:用爆震限制器时,使发动机点火正时调整正常后,将分电器点火提前角再提前6°～8°(曲轴转角)。对于六缸发动机相当于逆分火顺序转动分电器转角3°～4°;四缸发动机逆时针转动分电器转角1°～2     

二茂铁和乙醇对HCCI爆震影响的试验研究

为了抑制HCCI发动机在高负荷时的爆震,通过在基础燃料(PRF90)中分别添加少量二茂铁和乙醇,在一台改造过的4缸柴油机的第4缸进行HCCI燃烧试验,研究其对HCCI发动机爆震的影响。试验结果表明,在发动机转速为1 400 r/min、相同当量比的稳态工况下,随着二茂铁质量分数和乙醇体积分数的增加,HCCI发动机缸压和放热率峰值降低,燃烧持续期增加,爆震得到有效抑制,负荷范围得到拓宽。在较小的质量分数下,二茂铁作用不明显,而过多的二茂铁、乙醇导致发动机失火可能性增加,二茂铁的质量分数应为0.035%左右,乙醇体积分数应为1%左右。     

EGR对乙醇HCCI发动机燃烧影响的模拟研究

在乙醇HCCI发动机中，随着EGR率的提高，燃烧始点提前。并且在引入EGR后，燃烧变得柔和，有效地避免了爆震的发生。但由于引入EGR后缸内燃烧温度升高，使得氮氧化物的排放增加。加入EGR后，混合气中二氧化碳、水、惰性气体等成分浓度的变化对燃烧有一定的影响。在增加混合气中二氧化碳和水的含量后，缸内的压力和温度都有所降低，且着火始点也都有延迟。混合气中惰性气体的作用则相反，惰性气体使得燃烧始点提前，且缸内压力、温度都升高。     

丰田威驰加速时发动机异响

故障现象：客户反映下雨或洗车后,加速时发动机有敲缸声音,特别是急加速时异响严重。故障诊断：故障可能的原因为点火时间过早;水温高;正时不对;点火不良;燃油标号过低;爆震。     

喷水对氩气循环天然气发动机爆震及热效率的影响分析

基于一台汽油/天然气两用燃料的涡轮增压三缸发动机，建立 GT-Power仿真模型，研究喷水对准氩气动力循环发动机工作过程的影响。结果表明，在低负荷工况下，喷水后缸内的温度和压力都下降；增大水气比 （水和甲烷的质量比） 和推迟点火则传热损失减少但排气损失增加，存在热效率提升的较宽水气比范围和最优的水气比，推迟点火时刻和喷水对于爆震有良好的抑制作用。在大负荷爆震工况下，喷水能够显著抑制爆震，提前点火时刻可以得到更优的燃烧效率，喷水可使制动平均有效压力 （Brake Mean Effective Pressure，BMEP） 为0.6 MPa时指示热效率提高0.2%、有效热效 率提高0.1%，0.8 MPa工况的指示热效率提高0.4%、有效热效率提高0.2%，1.2 MPa工况的指示热效率提高1.2%、有效热效率提高0.8% （水气比为1工况相对于水气比为0.4工况）。结合低负荷工况和高负荷工况的表现，发现喷水能有效抑制发动机的爆震，并能提升发动机的热效率。     

排气道EGR策略对CAI燃烧过程影响的模拟研究

通过一维流体动力学软件GT-Power与化学动力学软件CHEMKIN联合模拟发动机循环,建立乙醇燃料排气道EGR模型,研究了发动机CAI燃烧的控制因素。分析了排气道EGR策略中的排气门晚关、进气门晚开和进气门开启时刻与排气门关闭时刻同时变化3种配气定时方案对EGR率的影响。由模拟计算可知排气道EGR策略对发动机缸内的换气过程、燃烧过程有强烈的影响。模拟结果表明:随着排气门逐渐晚关,EGR率增大,进气门关闭时刻缸内温度升高;进气门晚开策略中,EGR率受进气回流的影响较大;排气门晚关、进气门晚开同时变化策略扩大了CAI燃烧的EGR率范围;适当的EGR率有利于CAI燃烧的实现,EGR率过低或过高将导致失火和爆震,在不同的转速下EGR率的分布也不相同。     

涡轮增压发动机低辛烷值燃料的试验研究

研究基于一台2.3 L四缸的涡轮增压汽油机,国内的推荐燃油为RON95汽油。由于匹配该发动机的车型要出口伊朗,当地的燃油多为RON85汽油;因此,需要在台架上进行低辛烷值燃料的性能开发试验。试验中需要综合调整点火提前角(Spark advanced Angle,SA)、空燃比(Air Fuel Ratio,AFR)以及最大增压压力确保该发动机在任何工况下正常运行,且不发生爆震现象。结果表明:由于使用燃料的辛烷值降低,点火提前角普遍减小。而点火提前角的降低又会引起排气温度的升高,降低空燃比进行催化器保护。接近外特性工况下,通过降低最大增压压力,牺牲发动机的性能来确保其稳定运行。     

有效压缩比及再循环废气对直喷汽油机燃油消耗的影响

针对一款2.0 L自然吸气缸内直喷汽油机,通过调整配气相位,试验研究了有效压缩比和外部EGR对发动机燃油消耗的影响.研究结果表明:有效压缩比对燃油消耗率影响显著,降低有效压缩比,能够抑制爆震,改善燃油消耗.试验所选工况范围内,低有效压缩比相对高有效压缩比方案燃油消耗率降低2.7％,热效率提升1个百分点,但低有效压缩比情况下,由于进气持续时间过长,活塞达到下止点后缸内工质的推出量过大,对整体性能的影响较为显著.通过引入外部EGR可改善燃烧过程,燃烧重心有所提前,EGR率达到21％时,燃油消耗率降低约6.8％.EGR率过大会导致燃烧放热过程变缓,滞燃期和燃烧持续期显著延长,同时过高的EGR温度会加剧爆震,导致燃油消耗率恶化.     

理论空燃比下废气再循环率对汽油机性能的影响

为了提高某增压汽油机的性能,将其压缩比提高到11.5,并加装一套EGR循环系统。通过台架试验,在低速小负荷和中速中负荷工况下,研究了理论空燃比下废气再循环率对改造后汽油机性能的影响。结果表明:当EGR率小于20%时,采用合适的EGR率配合优化的点火时刻,可以使该发动机燃烧稳定,在保证发动机动力性的同时,指示热效率随着EGR率的增加不断升高;与无EGR时相比,EGR率为20%时,有效燃油消耗率在低速小负荷工况下降低了约4.5%,中速中负荷工况下降低了9.7%;随着EGR率的增加,THC排放增加,而NOx排放显著降低,CO排放在低速小负荷时出现上下波动的现象,而在中速中负荷工况时,随着EGR率的增加不断降低。