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。     

电控高压共轨柴油机燃用生物柴油的燃烧特性

针对1台大排量电控高压共轨柴油机,在发动机结构和参数不作变动和调整的条件下,研究了5种不同生物柴油含量的混合燃料(B0,B10,B15,B20和B30)对发动机燃烧特性的影响。结果表明,随着燃料中生物柴油含量的增加,燃烧始点、燃烧终点、放热重心逐渐提前,滞燃期和燃烧持续期有所缩短,发动机的缸内最高燃烧压力和放热率峰值逐渐降低,所对应的相位逐渐提前。生物柴油含量对缸内最高燃烧压力影响较小,而对放热率峰值影响较大,在大负荷工况下对放热率的影响更加明显。     

双组分燃油蒸馏及喷雾闪沸特性研究

在较高燃油温度及较低环境背压下,直喷喷雾易发生闪沸。闪沸喷雾具有贯穿距小、易于雾化等优势,能够有效降低发动机排放、提高燃油经济性,在直喷发动机中具有较好应用前景。然而随着涡轮增压的使用,进气压力的提高导致喷雾较难达到闪沸状态。针对这种现象,在研究混合燃油蒸馏特性后提出了通过向高沸点燃油中添加低沸点燃油的方式来促进喷雾的闪沸。试验燃料为一系列不同比例低沸点燃油(异戊烷)与高沸点燃油(正十一烷)组成的混合燃油,通过蒸馏测试探究了不同组分燃料的蒸馏特性;通过在定容弹内拍摄不同燃油温度、环境背压下的燃油喷雾的米氏散射图,研究了混合燃油形态变化规律。结果表明,不同于单一油品仅在沸点时沸腾产生馏出物,混合燃油是在一定的温度范围内均会沸腾产生蒸馏物,表现为3段式蒸馏曲线;混合燃油蒸馏前期大部分馏出物为低沸点燃油,表明混合燃油受热时,低沸点燃油会优先蒸发;对喷雾宏观形态的测量结果表明,向高沸点燃料中添加低沸点燃油能够使喷雾在高背压下达到闪沸状态,且40%体积分数是最佳的添加量;另外,油温越高添加低沸点燃油对喷雾闪沸的促进效果越好。     

煤基醇类混合燃料柴油机的燃烧及排放特性

利用煤基费托(Fischer Tropsch,F-T)燃料的高十六烷值特性和醇类燃料的含氧特性,提出了F-T柴油掺烧醇类燃料的煤基混合燃料的思路。在F-T柴油中添加10%体积比的甲醇﹑乙醇与丁醇燃料,通过与0#柴油比较来研究不同的醇燃料对发动机性能的影响规律。结果表明:相对于0#柴油,该混合燃料的燃烧始点提前,燃烧放热中心累计放热量达50%时对应的曲轴转角CA50向后推迟,燃烧放热率第一峰值点降低,预混合燃烧放热量降低;第二峰值点升高,扩散燃烧所占比重增加。在外特性下,混合燃料的NO_x﹑碳烟与HCHO排放都大幅降低,并且相同体积甲醇燃料对于柴油机排放的优化效果更加明显。     

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.     

MF-汽油掺混燃料直喷喷雾试验研究

电控直喷系统由于其具有良好的燃油经济性、热效率、排放和冷起动性能,广泛应用于SI发动机。目前2-甲基呋喃(MF)被证明是一种优于乙醇的生物质替代燃料,且其与汽油掺混燃料的直喷喷雾特性研究的较少。本文中应用6孔喷油器采用高速纹影技术研究M20,M40和汽油在不同环境背压和燃油温度下的喷雾特性。喷雾参数包括喷雾贯穿距、喷雾锥角和喷雾面积。结果表明,存在闪急沸腾和非闪急沸腾两种喷雾形态。当闪沸发生时,随着MF掺比的增加,喷雾贯穿距增加。随着环境背压的降低,贯穿距先减小后增加。喷雾锥角较未闪沸时增加,喷雾面积随着MF掺比的增加而增加并且与燃油温度呈负相关。当没有发生闪沸时,随着MF掺比的增加,喷雾贯穿距减小。     

辛烷值对发动机性能和燃烧特性影响的研究

通过发动机台架试验,对3种不同辛烷值汽油的燃烧特性、燃油经济性和排放性能进行了研究。试验研究结果表明,汽油辛烷值越低,其着火落后期和燃烧持续期越短,火焰传播速度和燃烧放热越快;燃用低辛烷值的汽油可以提高热效率,改善发动机的燃油消耗率;3种辛烷值汽油的THC,CO和NOx排放相差不大。     

发动机燃烧火焰的可视化技术

为了降低发动机的燃油耗,实现高效燃烧,使用高速彩色摄影机等光学摄影装置,使观察发动机缸内的燃烧火焰成为可能。介绍了气缸内爆震的观察方法、气体燃料发动机机内着火及火焰传播过程的详细观察技术,以及运用小孔观测器观察柴油机柴油喷束产生的着火燃烧图像。运用上述观察技术将有助于掌握燃油雾化及喷雾燃烧机理,探索抑制爆震、降低氮氧化物和颗粒排放,以及实现高效燃烧的途径。     

GDI发动机中不同燃料射流特性的试验研究

直喷汽油(GDI)发动机中闪沸喷雾具有促进油气混合的优势，但其发生喷雾坍塌的现象会对燃烧与排放带来不利，并且研究发现喷雾坍塌与单射流行为密切相关。因此，为了减轻喷雾坍塌并充分利用GDI发动机中闪沸喷射的优势，了解闪沸射流行为极其重要。本文选择了由5孔喷油器改造而成的单孔喷油器，选用正己烷与异辛烷燃料，在定容燃烧弹中进行试验研究。所选燃油温度为30到130℃，环境背压为0.2到1 bar。通过分析射流宽度与过热度、成核速率、化学势以及环境背压等不同参数的关系，发现射流宽度与?μ·p_amb^-0.5的相关性达到0.9以上，表明具有较好的相关性，且在近喷口附近射流宽度由相变化学势与环境背压所影响。     

发动机燃用水乳化柴油的研究进展

综述了柴油机燃用水乳化柴油的燃烧与喷雾特性、动力性与经济性及排放特性,对比分析了发动机燃用水乳化柴油与普通柴油在性能上的差异及其原因,总结了水乳化柴油在柴油机上的应用优化方法。结果表明:与柴油相比,乳化柴油着火滞燃期延迟,燃烧持续期缩短,喷雾贯穿距变长或相差不大,火焰升起高度增加;燃用乳化柴油时动力性下降,但有效热效率较柴油升高;乳化柴油可以明显降低NOx和炭烟排放,但多数工况下HC和CO排放有所升高,低转速和中低负荷工况下尤为明显;燃用乳化柴油时颗粒物数量浓度增加,体积浓度减小,且对于醛类和噪声排放并没有改善作用;添加合适添加剂或结合发动机技术协同作用,可以针对性地改善乳化柴油的燃烧过程,进一步起到节能减排的效果。基于燃料稳定性与燃料理化特性综合优化目标的燃料设计,以及适用于乳化柴油的高压共轨柴油机燃烧组织参数优化是未来的研究方向。     

基于缸内流动喷雾燃烧CFD仿真的直喷汽油机燃烧系统优化设计

对一款1.0L三缸增压直喷汽油机,建立了燃烧系统CFD仿真模型,并详细描述了换气、喷油器喷雾特性等边界条件的设置。分析了其额定功率点下的缸内瞬态流动、喷雾、混合气形成以及燃烧过程。原设计状态下,点火前缸内湍动能分布以及燃油浓度分布不够合理,火焰传播不对称,存在爆震风险。通过优化设计进气道及活塞冠面,缸内滚流运动及点火前湍动能提升,燃油浓度分布改善,燃烧速度加快约3°CA,同时由于omega涡流降低,排气侧湍动能改善,火焰均匀传播到气缸四周。最终的设计方案下,滚流、湍动能、火花塞周围流场、湿壁、燃油浓度分布以及火焰传播均能满足工程目标。在随后的单缸光学可视化发动机试验中,各工况下的混合气形成、湿壁及燃烧均能满足要求。     

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。     

柴油、乳化油和甲醇喷雾燃烧光强波的研究

探讨了柴油机燃烧光强波的性质。在不同压力、氧浓度的条件下，对柴油、乳化油、甲酵喷雾的燃烧光强波进行了测量分析。结果表明，柴油机的燃烧光强波所反应的是火焰内碳粒的氧化历程。对于不同的燃料，燃烧光强波的强弱并不仅仅取决于火焰中碳粒的数量，同时还取决于火焰中的氧浓度。     

定容弹内煤制油喷雾及着火特性的可视化研究

煤制油的生产工艺成熟、来源广泛，有利于降低我国对石油进口的依赖。通过定容燃烧弹进行了可视化研究，分析了煤制油在不同环境条件下的喷雾和着火特性。研究结果表明，煤制油喷雾和柴油喷雾在不同工况下均表现出良好的一致性，喷雾发展趋势相同。当环境温度保持500 K不变，随着环境压力由3 MPa提高到6 MPa,煤制油喷雾的贯穿距减小了22.67%,而喷雾锥角增大了46.9%。随着环境温度的提高，大量燃油液滴在破碎后迅速汽化，故喷雾贯穿距和喷雾锥角均表现出明显的降低趋势。在高环境压力下，煤制油的着火时刻提前，火焰浮起长度由38.8 mm缩短至30 mm,并表现出良好的球形火焰形态。与柴油相比，煤制油喷雾的贯穿距较短而锥角较大。在500 K,6 MPa的环境条件下，煤制油和柴油的喷雾贯穿距分别为46.4 mm和49.6 mm,表明煤制油在实际使用时更不容易产生撞壁现象。     

多燃烧模式下掺氨发动机试验研究

氨(NH3)作为一种无碳、低成本、来源广的氢载体燃料,在未来碳中和内燃机研发中将起到重要作用.该文在快速压缩机、高压缩比汽油机和柴油机平台,系统对比研究了氨气掺混对火焰传播、均质压燃、均质引燃3种燃烧模式的影响.结果表明:氨气压燃着火过程在燃烧室中呈现顺序自燃特征,点燃模式下氨的火焰传播速度仅为0.66 m/s.氨是良...     

进气预热对柴油机起动过程动力性能影响的试验分析

为了改善某柴油机的起动特性,自行设计了柴油机进气火焰预热系统。利用基于时间的瞬时数据采集系统,测量了瞬时转速和缸内燃烧压力的变化规律,对不进气预热和进气预热条件下柴油机的起动特性进行了试验研究。试验结果表明:采用进气预热系统后,进气温度升高了18.5℃,柴油机起动过程中转速升高率增大,起动时间明显缩短;输出扭矩增大且波动明显减小;各个循环的最大燃烧压力升高且波动减小,燃油的着火滞燃期明显缩短,其着火过程中发生后燃、循环失火的概率明显减小,燃烧过程进行得更加充分,极大地改善了柴油机的起动性能。     

ＬＰＧ／柴油双燃料发动机优化研究

本文采用复燃料供给方式，在单缸直喷式柴油机上进行了ＬＰＧ／柴油双燃料的优化试验研究，对比分析了柴油和双燃料及不同掺烧比下双燃料的燃烧特性，着重研究了分析了双燃料发动机在不同压缩比下的最高燃烧压力、最大压力升高率、压力循环变动及燃烧放热规律，并以此为依据优选了双燃烧发动机的压缩比。试验结果表明，降低压缩比后，双燃料发动机的最高燃烧压力及最大压力升高率均有较大降低，同时压力循环变动变小，但着火延迟期，燃烧持续期都会有所增加。     

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。     

EGR率对柴油机富氢EGR燃烧过程的影响

在一台柴油机可视化实验台上,用高速摄像机拍摄下柴油机富氢EGR燃烧过程的火焰照片,应用三基色法计算了燃烧温度场,结合示功图和放热率曲线分析了EGR率对富氢EGR燃烧过程的影响.结果表明:当掺氢比为2％时,随着EGR率的增加,着火时刻呈现推迟的趋势,燃烧持续时间先延长后缩短;缸内最大爆发压力减小,达到峰值压力的时间推迟;放热率峰值下降,放热率曲线整体推后;缸内最高温度和平均温度随之降低.     

天然气发动机燃烧过程控制及可视化的试验研究

在单缸四冲程点燃式发动机上，将天然气燃料直接喷入气缸内，采用高速摄影方法对不同喷射方式及喷射时刻下的火焰传播过程进行实际观测，并进行了对比分析。同时制取示功图分析研究了不同喷射方式对放热规律的影响，研究结果表明，在较稀薄的混合气下，通过不同的喷射方式可以有效地控制放热规律和控制排放特性。并明显改善循环变动量。