面向缸内直喷汽油机燃烧调控中若干基础问题研究综述

汽油机缸内直喷技术可比进气道喷射自然吸气均质混合气汽油机热效率提高20-25%。然而稀燃时火焰传播速率低,火核生成困难,因此采用分层混合气燃烧组织方式用于提高点火性能和燃烧速率,采用提高缸内充量运动强度和废气再循环在保证燃烧速率的同时降低NOx排放。因此对缸内直喷汽油机燃烧调控进行研究具有提高内燃机利用效率的意义。     

现代缸内直喷式汽油机(七)

<正>(接上期)2.5.2.分层燃烧直喷式汽油机的排气后处理缸内直喷式汽油机分层燃烧运行时具有很大的节油潜力,是降低燃油耗最有效的措施,同时还具有良好的瞬态特性和全负荷性能,但是要充分挖掘其节油潜力,在很大程度上受到废气排放的制约。     

现代缸内直喷式汽油机(十一)

(接2010年第11期)(二)丰田涡流-壁面导向分层燃烧直喷式汽油机1.前言继1996年三菱汽车公司推出世界上第一款4G93型GDI现代缸内直喷式汽油机后,日本丰田公司紧接着也推出了一款2.0L双顶置凸轮轴四气门直喷式汽油机。这种新型的直喷式汽油机采用了多项新技术,例如:采用涡流控制阀调节进气涡流强度的螺旋进气道、活塞顶具有渐开线形状的燃烧室凹坑以及采用先进的电子节气门的发动机管理系统等。     

现代缸内直喷式汽油机(十六)

（接上期）10.4燃烧◆热力学优越性与进气道喷射或壁面引导缸内直接喷射燃烧过程相比,梅塞德斯-奔驰公司开发的油束引导燃烧过程在热力学上具有明显的优越性。与λ=1运行的进气道喷射汽油机相比,缸内直喷式汽油机在充量分层运行时具有明显大的潜力。     

双火花塞点火汽油机轻度分层混合气生成过程的数值模拟

在JS183FMQ大排量全地形摩托车用汽油机结构的基础上,进行双火花塞点火(DSI)燃烧系统的改造,对该DSI汽油机闭阀喷射模式和开阀喷射模式下燃油喷射及混合气形成过程进行了数值模拟。结果表明,闭阀喷射模式可以确保缸内均质混合气的充分生成;而开阀喷射模式能形成不同程度的混合气分层状态。对开阀喷射模式的进一步研究表明,调整喷油正时使先期燃油组分于气阀开启阶段直接喷入缸内,而部分后期喷射燃油组分存留于气道与空气充分混合生成均质混合气,可形成较为理想的缸内混合气轻度分层状态;结合涡流运动的强化和DSI的采用,这种组合喷射模式具有实现缸内轻度分层稀薄燃烧的可行性。     

什么是均质燃烧与层状燃烧

缸内直喷式汽油机正在不断普及 ,均质燃烧和层状燃烧是很重要的内容。按照发动机的运转工况灵活地运用这两种燃烧方式可同时实现最大功率输出和最低油耗率。 均质燃烧即为普通燃烧方式 ,燃料和空气混合形成一定浓度的可燃混合气 ,整个燃烧室内混合气的空燃比是相同的 ,经火花塞点燃燃烧。这种燃烧方式使燃料和空气充分混合 ,燃料完全燃烧 ,从而获得大的输出功率。为使混合气更加均匀 ,需要横向的紊流和纵向旋转气流。如三菱采用直立进气道产生反向旋转气流 ;丰田和日产除用立式进气道产生旋转气流外还采用紊流控制阀形成紊流。均质燃烧的特…     

缸内直喷式汽油机的开发

最近日本采用新型燃烧技术开发了缸内直喷式汽油机。这种新技术包括产生气体滚动的直立进气道、实现最佳喷雾扩散和雾化的电磁涡流喷射器、维持充量分层的紧凑活塞凹坑，还有其它能够理想控制发动机的高新技术。这种新型ＧＤＩ（缸内直接喷射汽油）发动机采用超稀薄分层燃烧方法，在部分负荷时实现了较高热效率，要满负荷时通过均匀燃烧实现了发动机的高性能。     

车用天然气发动机技术与性能研究

把天然气发动机分为均质混合气预混合燃烧型和非均质扩散燃烧型 ,详细分析了前者的燃烧特点与排放性能 ,指出了采用天然气高压缸内直喷技术的必要性。高压缸内直喷天然气发动机的燃烧过程以非均质扩散燃烧为主 ,因而热效率高 ,最大平均有效压力达到甚至超过同型柴油机 ,NOx 排放低而且无可见烟度排放     

汽油机稀薄燃烧技术发展分析

汽油机的燃油经济性比柴油机差,所以降低汽油机的能耗则显得更为迫切.稀薄燃烧是提高汽油机燃油经济性的重要手段.近些年来,对以分层稀薄燃烧缸内直喷汽油机和均质压燃汽油机为代表的新型稀薄燃烧模式的研究,极大地提高了汽油机的燃油经济性.本文论述了稀薄燃烧的实现方式及其优缺点,并重点介绍了稀薄燃烧的三种形式:气道喷射稀燃系统(PFI)、直接喷射稀燃系统(GDI)和均质混合气压燃系统(HCCI),且相互比较.文章最后简要论述稀薄燃烧的发展趋势及我国在这方面的研究状况.     

TJ376Q二气门汽油机准均质稀混合气燃烧实验研究

本文对夏利TJ376Q汽油机进气系统进行了改造，大大提高了涡流和滚流比，强化空气运动的结果有利于组织燃料在缸内的浓度分布，从而为在二气门汽油机上实现稀燃烧打下基础；原发动机油器式供油系统被改为电控气道内燃油喷射系统。在此基础上，采用了两次燃油喷射技术。通过对这两次喷油时刻、喷油量的分别调节，在缸内形成精细分层的混合气即所谓准均质混合气，从而优化了油耗和排放指标，成功地在产品二气门汽油机上实现了稀薄燃烧。     

斯特林发动机及其发展趋势探讨

分析了现有的内燃机汽车对环境的危害情况,指出斯特林发动机的外燃方式的良好的环保特性。简介了太阳能光热形式的斯特林发动机的历史,重点分析了两种典型的斯特林发动机的构造,简要分析了动态式和自由活塞式斯特林发动机的各自特点。针对斯特林发动机的特性,明确指出了其发展的潜在价值及其重要性,并对其发展趋势进行了探讨。     

生物制气—柴油双燃料发动机性能试验研究

分析对比了柴油机和生物制气—柴油双燃料发动机的万有特性、燃烧特性和比排放特性。结果表明,双燃料发动机可以较大程度地减少柴油消耗,NOx排放量显著降低,但后燃较为严重。双燃料发动机的燃烧始点落后于柴油机,除低转速大负荷外,最高燃烧压力和最大燃烧压力升高率均低于柴油机,最高燃烧压力与最大燃烧压力升高率对应相位均滞后于柴油机。     

CNG发动机和汽油机燃烧的比较分析

CNG发动机与汽油机的燃烧同为预混湍流燃烧,但火焰传播速度、着火延迟期及混合气热值均不同。为在汽油机上改燃CNG或CNG/汽油两用燃料发动机发挥CNG燃烧的优点,针对CNG燃烧特点设计发动机,才能达到较高的输出功率和较低的排放。     

稀燃CNG发动机燃烧稳定性的数值模拟研究

利用三维燃烧模型对稀燃CNG发动机的燃烧过程进行数值模拟,研究在引入过量空气系数的循环变动情况下,发动机转速对稀燃CNG发动机燃烧循环变动程度的影响。通过对比计算和试验结果,验证了模型的可靠性,并且分析了燃烧过程中不同时刻下的缸内温度分布情况。根据多个循环的计算结果,定量分析了发动机转速对燃烧循环变动的影响,转速的提高将使燃烧循环变动减弱。计算还得出,转速的改变对燃烧循环变动的影响程度大于对燃烧峰值压力均值的影响。     

快速混合燃烧过程在多缸机上的应用研究

介绍了快速混合燃烧过程(FMC)的最新研究成果及其在一多缸柴油机上的应用结果,在单、多缸柴油机燃烧系统硬件配置完全相同的条件下,取得良好的性能指标,满足了整机对燃烧过程的要求,且多缸机的各项性能指标与单缸机基本相当,证明了单缸机性能模拟整机性能的合理性。     

Effect of a 2-stage injection strategy on the combustion and flame characteristics in a PCCI engine

Recently, to reduce environmental pollution and the waste of limited energy resources, there is an increasing requirement for higher engine efficiency and lower levels of harmful emissions. A premixed charge compression ignition (PCCI) engine, which uses a 2-stage type injection, has drawn attention because this combustion system can simultaneously reduce the amount of NOx and PM exhausted from diesel engines. It is well known that the fuel injection timing and the spray angle in a PCCI engine affect the mixture formation and the combustion. To acquire two optimal injection timings, the combustion and emission characteristics of the PCCI engine were analyzed with various injection conditions. The flame visualization was performed to validate the result obtained from the engine test. This study reveals that the optimum injection timings are BTDC 60° for the first injection and ATDC 5° for the second injection. In addition, the injection ratio of 3 to 7 showed the best NOx and PM emission results.     

柴油机燃用醇醚-柴油混合燃料的燃烧特性与排放的试验研究

在增压中冷4100柴油机上进行了D40(含40%质量分数二甲醚的二甲醚柴油混合燃料)、M15(含15%体积分数甲醇的甲醇柴油混合燃料)和柴油3种燃料燃烧特性与污染物排放的试验研究。结果表明,D40发动机的最高燃烧压力和峰值放热率均低于柴油机,燃烧持续期与柴油机相当;M15发动机的最高燃烧压力和峰值放热率均高于柴油机,燃烧持续期较短;D40发动机的NOx排放和烟度均明显低于柴油机,可较好地解决NOx和碳烟排放之间此消彼长的问题;M15发动机可以降低碳烟排放,但NOx的排放明显上升。两种混合燃料发动机的HC排放在全转速范围均高于柴油机,而CO排放在低转速时低于柴油机,高转速时高于柴油机。     

柴油机HCCI压缩过程缸内工质状态的模拟研究

分析了均质充量压燃(HCCI)的一个技术难点,即燃烧始点的控制,指出其燃烧两阶段性对应着放热的两阶段性。建立了HCCI柴油机早期缸内燃油喷射的压缩模型,通过对R4102柴油机的模拟计算,获得了压缩过程缸内工质T-p变化历程;从低温放热和高温放热分析了进气温度T0、过量空气系数a以及压缩比cε等因素对HCCI燃烧始点的影响。     

Effects of the fuel injection ratio on the emission and combustion performances of the partially premixed charge compression ignition combustion engine applied with the split injection method

Currently, due to the severity of world-wide air pollution by substances emitted from vehicles, emission control is being enforced more strictly, and it is expected that the regulation requirements for emission will become even more severe. A new concept combustion technology that can reduce the Nitrogen oxides (NOx) and PM in relation to combustion is urgently required. As a core combustion technology among new combustion technologies for the next generation engine, the homogenous charge compression ignition (HCCI) is expanding its application range by adopting a multiple combustion mode, a catalyst, direct fuel injection and partially premixed charge compression ignition combustion using the split injection method. This paper used a split injection method in order to apply the partially premixed charge compression ignition combustion method without significantly altering engine specifications of the multiple combustion mode and practicality by referring to the results of studies on the HCCI engine. Furthermore, the effects of the ratio of the fuel injection amount on split injection are investigated. From the test results, the adequate combination of the ratio of the fuel injection amount for the split injection method has some benefit on exhaust and fuel economy performance in a naturally aspirated single cylinder diesel engine.