气口喷射惰性添加剂的正庚烷HCCI燃烧过程的研究

在单缸发动机上对气口喷射多种惰性添加剂(甲醇、乙醇、异丙醇和MTBE)对正庚烷HCC I燃烧的影响进行了比较,结果表明,甲醇对着火抑制效果最显著,但是综合分析热效率和排放等因素,乙醇最佳。接着对乙醇着火控制机理进行了详细的试验研究和化学动力学分析。对排放影响因素分析表明,CO排放更多取决于燃烧温度,而HC主要取决于乙醇的比例。     

燃料辛烷值对CAI燃烧特性影响的研究

利用异辛烷与正庚烷配比不同辛烷值燃料,在快速压缩机上进行可控自燃(CAI)燃烧试验,研究了不同边界条件下燃料辛烷值对CAI燃烧特性的影响规律。结果表明,在其他边界条件不变的情况下,随着燃料辛烷值的增加,最大压力升高率降低,最大压力升高率出现时刻延迟,燃烧温度开始迅速上升的时刻延迟,燃烧温度的最大值减小,燃烧始点延迟,燃烧持续期延长。     

甲醇—异辛烷/正庚烷混合燃料滞燃期特性的数值研究

基于甲醇、异辛烷和正庚烷的详细化学动力学机理,对甲醇、异辛烷、正庚烷及其构成的混合燃料的滞燃期进行了计算研究。研究表明:温度对滞燃期的影响最大,异辛烷和正庚烷燃烧有着明显的负温度系数现象,而甲醇燃烧则没有这一特征;对于甲醇—异辛烷/正庚烷混合燃料,当初始温度小于1000 K时,混合燃料滞燃期随甲醇含量的增加而延长,当初始温度大于1000 K时,混合燃料滞燃期随甲醇含量的增加而缩短;随着混合燃料中甲醇含量的增加,燃料滞燃期的负温度系数特性明显减弱,当甲醇摩尔分数大于85%时,混合燃料滞燃期的负温度系数现象消失;压力对滞燃期的影响也比较明显,在不同的初始温度下,压力对异辛烷和正庚烷滞燃期的影响程度不同;当量比对甲醇、异辛烷和正庚烷的影响特性不同,甲醇的滞燃期随当量比的增加而缩短,当初始温度小于1200 K时,异辛烷和正庚烷的滞燃期随当量比的增加而缩短,当初始温度大于1200 K时,其滞燃期随当量比的增加而延长。根据滞燃期的计算值,对滞燃期公式进行了改进,提出了可以准确计算异辛烷和正庚烷不同当量比燃烧时的滞燃期公式和可以计算甲醇、异辛烷、正庚烷混合燃料滞燃期的经验公式。     

汽油/柴油混合燃料对压燃式发动机燃烧及超细微粒排放的影响

对一台高压共轨增压中冷压燃式发动机燃用汽油/柴油混合燃料的燃烧和排放特性进行试验研究,分析不同汽油掺入比例对发动机的燃烧过程和微粒排放粒度分布的影响规律。结果表明,燃用汽油/柴油混合燃料改善了燃料的挥发性,有助于加快油气混合,增大预混合燃烧量,显著降低排气烟度,但会导致NO_x排放增加,在较大负荷工况下更为明显。引入适当的废气再循环,可同时降低NO、和微粒排放。随汽油掺入比例的增加,燃烧持续期缩短,有利于改善燃烧定容性,配合EGR、喷油参数等燃烧边界条件的控制,合理匹配燃烧相位,有利于提高发动机热效率。但过大的汽油掺入比例易导致燃料着火性变差,滞燃期延长,燃烧相位过于推迟,热效率有所降低。燃用汽油/柴油混合燃料时,微粒数量浓度分布曲线中核态微粒与积聚态微粒数量浓度峰值均向小粒径方向移动。随着负荷的增加,预混合燃烧量减少,汽油掺入比例对微粒排放浓度的影响加大。在中等负荷工况下,汽油掺入比例在40%以上的混合燃料能够有效降低积聚态微粒数量浓度。     

柴油-甲醇混合燃料多环芳香烃形成的影响因素研究

以柴油-甲醇燃料为研究对象,探究柴油-甲醇混合燃料燃烧对多环芳香烃(PAHs)生成的影响规律.将AVL-Fire和Chemkin耦合,构建正庚烷-甲苯-PAHs化学反应动力学机理并验证,采用Chemkin中的均质零维反应模型进行仿真模拟,研究了柴油-甲醇混合燃料不同掺混比、初始温度、初始压力、当量比对多环芳香烃苯、萘、...     

丁醇汽油混合燃料在缸内直喷发动机中的燃烧特性研究

为探究丁醇对发动机燃烧的影响,选取甲苯标准参考燃料(TPRF)与各类丁醇的同分异构体的混合燃料进行了发动机可视化试验研究.试验基于直喷点燃式光学发动机,结合高速摄影及缸内压力测试等手段,进行了不同TPRF-丁醇燃料的火焰图像处理及分析,并结合燃烧分析仪测试了发动机的燃烧性能.试验结果表明:正丁醇与TPRF的混合燃料的火焰速率及火焰面积扩张速率最高,而叔丁醇与TPRF的混合燃料最低;丁醇的添加会抑制TPRF的着火倾向,导致燃烧持续期和着火延迟期明显延长,延长效果由大到小依次为叔丁醇、仲丁醇、异丁醇、正丁醇;由于丁醇的热值更低,黏度和汽化潜热更高,掺混丁醇后发动机平均有效指示压力也有显著降低.     

基于BP神经网络预测正庚烷-乙醇混合燃料自燃温度

正庚烷-乙醇混合燃料的自燃温度对研究反应控制压燃(RCCI)具有重要的参考意义。采用BP神经网络预测正庚烷-乙醇混合燃料自燃温度,该神经网络模型以正庚烷掺混比、当量比和进气压力为输入,自燃温度为输出,单层隐含层有16个节点时迭代过程均方误差和训练状态梯度均最小。研究结果表明:对神经网络模型训练、验证、测试的线性系数和全局线性系数R分别为0.997 78,0.997 9,0.994 92和0.997 33,预测精度较高;验证了该神经网络模型对正庚烷掺混比、当量比和进气压力变化的泛化能力,预测值与试验值的误差均在允许范围内,因此本模型得到的预测值与试验值具有良好的一致性。     

柴油HCCI燃烧特点及其影响因素分析

对HCC I燃烧方式的有关基本概念和特点进行了介绍,分析了柴油HCC I燃烧的特点以及影响柴油HCC I燃烧的一些重要因素,如,EGR、进气温度、压缩比(ε)、喷油时刻、燃空当量比和喷油压力等对柴油HCC I燃烧和排放的影响。     

不同喷射策略下CRDI柴油机燃用柴油-桐油-乙醇混合燃料的燃烧与排放特性

在1台共轨直喷(CRDI)柴油机上开展了不同喷射策略下桐油、乙醇与柴油混合燃料的燃烧和排放特性研究。试验结果表明:与0号柴油相比,混合燃料的着火延迟期稍长,缸内压力峰值和放热率较高,但燃烧持续期稍短;随着桐油和乙醇体积分数的增加,有效热效率(BTE)也随之增大。在低负荷时,混合燃料的CO和HC排放较高,且随着桐油和乙醇所占体积分数的增大而增加;混合燃料的NO_x排放在低负荷时较低,在高负荷时略高;在高负荷时,混合燃料的炭烟排放大大减少。总体而言,混合燃料中乙醇对发动机性能的影响比桐油大。     

CO2和H2对HCCI二甲醚发动机燃烧影响的数值模拟

模拟了燃用DME的HCC I发动机的燃烧过程,研究了进气添加剂CO2和H2对其着火时刻和指示功的影响。结果表明:CO2能延迟着火时刻,降低缸内压力和温度,从而扩大HCC I燃烧运行范围;H2也可推迟着火,并能有效提高发动机的指示功。为了既控制着火始点,又提高发动机指示功,提出进气中同时添加适量CO2和H2,并就此进行了计算。     

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。     

优化动力HCCI汽油机的试验研究

采用优化动力(OKP)技术手段,利用进气加热实现了产品4缸汽油机的HCCI燃烧.研究了OKP HCCI汽油机的燃烧、HC排放及燃油消耗等特性,分析了压缩比及过量空气系数对HCCI燃烧的影响,并对SI-HCCI切换过程中HC排放规律进行了试验研究.结果表明,OKP HCCI汽油机能在15个循环内实现SI-HCCI燃烧模式...     

外部热EGR对基于优化动力技术的汽油HCCI燃烧的影响

考察了外部热EGR对基于优化动力技术的汽油HCCI发动机燃烧的影响。试验结果表明:外部热EGR可以推迟HCCI燃烧的着火时刻,减缓放热速率,但对于高辛烷值燃料的HCCI燃烧,它对更高EGR率的兼容能力不强,需要提高进气温度来提高燃烧的稳定性;随着EGR率的增加,燃烧持续期延长,缸内温度和压力峰值均减小,指示热效率也随着减小;NOx排放随着EGR率的增加在经过一个"拐点"后始终维持在一个较低的水平,而CO和HC的排放随着EGR率的增加显著增加,燃烧恶化。     

内部EGR及增压拓展柴油HCCI燃烧负荷范围试验研究

在135单缸柴油机上对比了传统燃烧模式和HCCI燃烧模式的负荷特性,优化了HCCI燃烧模式的喷油始点,分析了内部EGR率及增压压力对HCCI燃烧负荷范围及排放的影响。试验结果表明:对于负气门重叠期喷油的HCCI燃烧模式,1 500r/min下,最佳喷油始点为370°BTDC,气门重叠期为-30°时既保证了较低的NOx排放,又可以获得较佳的负荷范围;提高增压压力不仅可以拓展HCCI燃烧的负荷上限,对负荷下限的燃烧稳定性也有利;将增压压力提高到0.18MPa时,负荷上限从传统燃烧的0.594MPa上升到0.723MPa,但负荷下限较传统燃烧模式要高,CO排放、烟度和燃油经济性都较差。     

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。     

均质压燃发动机研究开发新进展

介绍了HCCI燃烧节能和降排放的潜力及其产业化关键技术问题;阐述了HCCI发动机稳态工况下的着火燃烧控制方法、瞬态运行控制方法和数值模拟等方面的最新研究进展。可以看出,目前国际上HCCI产业化研究主要集中在汽油机和柴油机HCCI燃烧控制方面,包括燃烧诊断、燃烧模式切换和瞬态工况过渡。缸内直喷多段喷射是HCCI燃烧在车用发动机上应用更有前途和更具可行性的方式。HCCI发动机产业化进程将取决于快速可变配气系统和高质量燃油喷射系统等技术的进一步成熟和产业化成本。     

气缸壁涂加催化剂对均质压燃发动机燃烧特性的影响

通过修改CHEMKIN软件包中的SENKIN模块,对气缸壁涂有催化剂的HCCI燃烧过程进行了数值计算。对比分析了缸内催化燃烧对HCCI发动机的着火时刻及NOx排放的影响;讨论了当气缸壁涂有催化剂时进气温度、进气压力、压缩比、过量空气系数及催化剂种类等多种工况参数对HCCI燃烧特性的影响。     

缸内直喷汽油机多种燃烧模式的试验研究

基于量产增压缸内直喷汽油机,采用可变升程机构实现多种燃烧模式,在低升程下实现了均质燃烧、分层稀燃和均质压燃。试验结果表明:在转速2 000r/min,负荷0.2MPa,0.4MPa下,均质压燃的燃烧持续期最短,放热最快;在转速2 000r/min,负荷0.2MPa下,均质压燃的燃油消耗率最低,达到337g/(kW.h),同时均质压燃的NOx排放远低于均质燃烧和分层稀燃。     

醇醚燃料发动机非常规污染物排放特性研究

在1台经过改装的单缸柴油机上,采用气相色谱和FT-IR红外光谱检测技术,开展了进气道喷射DME和甲醇双燃料HCCI燃烧方式,以及进气道喷射DME、缸内直喷甲醇双燃料复合燃烧方式下,非常规污染物排放特性的试验研究。结果表明,在不同的燃烧方式下均检测到甲醛、乙醛、甲酸、甲酸甲酯等非常规排放物,且甲醛是非常规排放物中的主要成分。DME—甲醇HCCI燃烧方式下,在同一负荷下随着甲醇喷射量的增加,甲醛、乙醛、甲酸甲酯的排放都有所增加;在同一甲醇浓度下随着发动机负荷的增加,甲醛的排放增加,乙醛的排放减少,甲酸甲酯的排放先减少后增加。复合式燃烧方式下,甲醛的排放随着有效功率的增大呈先降低后升高的趋势;甲酸甲酯和甲酸的排放均随着有效功率的增加而减少,随着DME喷射比例的增加而增加。DME—甲醇HCCI燃烧方式下,甲醇排放量增加十分明显。