基于增压发动机的火花塞热特性试验研究

利用电力测功机和涡轮增压汽油机组成的测试平台对火花塞的热特性进行了试验研究。研究结果表明:火花塞温度随着转速提升而升高,同一转速下火花塞温度在部分负荷时达到最高。火花塞温度随着点火提前角和空燃比的增大,温度升高,升高幅度分别为12℃/°CA和28℃/AFR。     

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。     

TGDI 发动机超级爆震特性研究

研究了单次喷射及二次喷射对涡轮增压直喷汽油机某工况下超级爆震的影响,分析了二次喷射策略下进排气凸轮相位、进气温度、点火提前角、空燃比、发动机水温及曲轴箱通风系统对超级爆震的影响情况。结果表明,采用适当的二次喷射策略能有效抑制超级爆震的发生,增加发动机水温,降低混合气空燃比,适当提前排气相位可以减少超级爆震的频次,进气温度及点火提前角对超级爆震现象的改善不大。     

稀燃增压CNG发动机起动及怠速控制试验研究

根据稀燃增压点燃电控调压式CNG发动机的特点,设计了起动及怠速控制策略,对目标怠速、节气门开度、废气旁通阀开度、燃气供给压差、点火提前角、点火能量、空燃比等参数进行控制。在6缸直列单一CNG发动机上进行了起动及怠速调速试验。试验结果表明:通过优化起动燃气供给量、初始节气门开度、起动点火提前角等参数,可以实现CNG发动机快速、可靠起动;通过标定怠速节气门调速和点火提前角调速控制参数,实现了怠速工况稳定运行。     

两段喷射直喷式汽油机(TSGDI)点火特性的试验研究与模拟计算

用试验和数值模拟两种方法研究了点火时刻对两段喷射直喷式汽油机(TSGD I)性能的影响。研究结果表明,对于不同转速和负荷存在着最佳点火提前角,最佳点火提前角随着发动机转速和负荷的升高而减小,过量空气系数对最佳点火提前角的影响较小;模拟计算表明在最佳点火提前角时,火花塞周围形成了燃空当量比为1.0~1.2的较浓混合气区域。     

基于GT-Power的天然气发动机动力性能恢复研究

利用GT-Power软件建立了4缸火花点火天然气发动机的一维仿真模型,并与试验结果进行了对比,仿真与试验结果一致性较好,证明了模型的准确性。在此基础上为天然气发动机匹配了涡轮增压及中冷系统,计算结果显示,增压后天然气发动机的动力性能明显提高,最大功率和扭矩较原汽油机分别提高了23%和9%,中低转速的有效燃气消耗率明显下降。进行了点火提前角的优化计算,得出了节气门全开条件下的MBT角—转速—空燃比三维MAP图。     

天然气发动机空燃比和点火提前角模拟优化研究

为了提高天然气-汽油两用燃料发动机燃用天然气时的动力性,利用先进的发动机性能仿真软件AVLBOOST对于样机全负荷时中高转速范围内的部分工况点进行空燃比和点火提前角的模拟优化计算;确定了与之对应的最佳空燃比和点火提前角。在不改变发动机结构参数的情况下,通过优化空燃比和点火提前角可以实现在不降低经济性的前提下,提高天然气-汽油两用燃料发动机燃用天然气时的动力性。     

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。     

PFI氢燃料内燃机NO_x排放特性的试验研究

对一台4缸进气道燃料喷射(PFI)氢内燃机进行试验,研究当量燃空比、点火提前角和热废气再循环对其NOx排放的影响和这些规律与转速的相关性。结果表明,当量燃空比是决定NOx的关键因素,在当量燃空比大于0.5时NOx排放随当量燃空比的增加急剧上升,在当量燃空比约为0.9时,出现接近10 000×10-6的峰值;且转速越低,NOx排放的峰值越低,峰值对应的当量燃空比越小。当量燃空比在0.5~0.7范围内时,减小点火提前角可大大降低NOx排放,且转速越低,降低的程度越显著;采用热EGR也可显著减少NOx排放,且转速越低,效果越明显。     

火花塞离子电流研究进展

回顾了火花塞离子电流的产生机理和检测方法;介绍了离子电流的研究进展,包括发动机爆燃、失火、压力和空燃比的检测和测量,以及在空燃比和点火提前角控制中的应用和发展。可以看出,在汽车电控领域离子电流法较其他方法有着独特的优势,同时提出如何将离子信号从定性变为定量,如何利用自身的优势实现发动机的综合控制是离子电流未来研究的主要方向。     

Experimental studies on low pressure semi-direct fuel injection in a two stroke spark ignition engine

In this work a two-stroke scooter engine was modified to work with semi-direct injection of gasoline at a pressure of 8 bar from an injector in the cylinder barrel pointed toward the cylinder head. The influence of injection timing, injection pressure, spark plug location and air-fuel ratio, on performance, emissions and combustion characteristics has been investigated. In addition, a comparison has been made with manifold injection of gasoline on the same engine at a given speed and various outputs. A significant reduction in HC emissions and fuel consumption with no adverse effects on NOx emissions and combustion stability was observed. A small drop in power and increase in CO emission were observed disadvantages of the new injection system. Injection timing was found to be the most important factor and a balance between reduction in shortcircuited fuel by late injection, and time for mixture preparation by advancing the injection, was found to be essential.     

点火时刻对甲醇发动机燃烧及非法规排放的影响

针对甲醇发动机低温冷起动困难,在1台由1130单缸柴油机改造而成的直喷火花点火甲醇发动机上,利用CFD模拟软件AVL-Fire耦合甲醇氧化反应机理,通过电热塞将进气温度加热到283K,研究了点火时刻对甲醇发动机低温(266K)冷起动燃烧及非法规排放的影响。结果表明:提前点火时刻能够使缸内混合气得到较充分燃烧,减少未燃甲醇排放,当点火时刻由8°BTDC提前到11°BTDC时未燃甲醇排放显著减少;提前点火时刻能够降低甲醛排放,当点火时刻提前到17°BTDC、缸内最高燃烧温度超过1 300K时,甲醛快速氧化,甲醛排放显著减少。     

V250双缸电喷发动机活塞烧蚀的研究(1)

在化油器摩托车改制电喷摩托车过程中发现,电喷发动机在使用中油门全开时,火花塞垫片温度及排气温度较化油器发动机要高,影响了电喷摩托车的骑乘舒适性,并且发动机的使用寿命、特别是活塞的使用寿命会降低。通过调整电喷发动机全油门状态下的点火角和空燃比,改善发动机缸头的散热条件,来达到降低发动机火花塞垫片温度、保护发动机、延长发动机使用寿命的目的。     

火花塞对汽油机缸内湍流的影响

针对4种不同火花塞,利用三维模拟软件建立了缸内直喷汽油机的仿真计算模型,在2 000r/min冷态情况下,对缸内湍流进行了计算,得到发动机在进气冲程、压缩冲程、点火时刻气缸内及火花塞附近的流场,评价了缸内速度场、湍动能参数。结果表明:在进气初期,火花塞对周围湍动能和缸内速度场影响最大,决定了缸内初期涡团的形成以及此后缸内湍流的发展变化;随着进气门的关闭和气缸容积的增大,火花塞对缸内湍流的影响越来越小;直至活塞靠近上止点,火花塞对局部流场的影响再一次显现。采用恰当的火花塞结构,使点火位置气流处于低速且具有足够湍流强度,对点火的稳定性和火焰的传播具有深远的影响。     

汽油发动机电控点火系统的分析与探讨

本文主要是对汽油发动机电控点火系统的分析与探讨,该系统对发动机的空燃比和点火时间能够进行准确的控制。点火系统采用微机控制可以具体分析发动机运行中的各参数,并进行综合处理,使空燃比和点火提前角达到最优值,来满足不同工况下的要求,提高发动机的动力性和经济性,使发动机在最优的状态下工作。     

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。     

Combustion instabilities and nanoparticles emission fluctuations in GDI spark ignition engine

The main challenge facing the concept of gasoline direct injection is the unfavourable physical conditions at which the premixed charge is prepared and burned. These conditions include the short time available for gasoline to be sprayed, evaporated, and homogeneously mixed with air. These conditions most probably affect the combustion process and the cycle-by-cycle variation and may be reflected in overall engine operation. The aim of this research is to analyze the combustion characteristics and cycle-by-cycle variation including engine-out nanoparticulates of a turbocharged, gasoline direct injected spark ignition (DISI) engine at a wide range of operating conditions. Gasoline DISI, turbo-intercooled, 1.6L, 4 cylinder engine has been used in the study. In-cylinder pressure has been measured using spark plug mounted piezoelectric transducer along with a PC based data acquisition. A single zone heat release model has been used to analyze the in-cylinder pressure data. The analysis of the combustion characteristics includes the flame development (0–10% burned mass fraction) and rapid burn (10–90% burned mass fraction) durations at different engine conditions. The cycle-by-cycle variations have been characterized by the coefficient of variations (COV) in the peak cylinder pressure, the indicated mean effective pressure (IMEP), burn durations, and particle number density. The combustion characteristics and cyclic variability of the DISI engine are compared with data from throttle body injected (TBI) engine and conclusions are developed.     

进气道对增压汽油机流动特性及性能的影响

基于某款增压发动机,通过C FD软件对不同进气道的进气组织及燃烧过程进行模拟计算,并分析了气道对发动机着火特性和燃烧参数的影响。研究结果表明：减小气道拐角半径 R或进气门直径,均可提高发动机滚流比和湍流强度;火花塞处较低的湍动能强度不利于火焰中心的形成;湍动能较强区域位于燃烧室中间区域更有利于点火之后火焰向四周迅速传播,优化了发动机的燃烧过程。     

稀薄燃烧发动机改型设计及正时策略优化

基于某高速汽油机,对燃烧室结构、燃油喷射特性、凸轮型线改型设计为稀薄燃烧发动机。提出利用响应面模型对正时策略进行分析和优化的研究方法,并建立利用响应面进行多目标优化计算的流程。以提高有效功率和降低有效燃油消耗率为优化目标,以点火正时、空燃比和进排气正时为设计变量,建立了发动机性能与响应面耦合优化模型。分析与试验结果表明:较标准混合比燃烧时,稀薄燃烧发动机的进排气提前角减小,点火正时提前,最低燃油消耗率下降3.9%,最大功率提升9.7%;同时利用响应面优化方法提高了优化效率。