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。     

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。     

预燃室催化燃烧对HCCI发动机燃烧特性的影响

对预燃室壁涂有催化剂的均质压燃(HCCI)发动机的燃烧过程进行了数值计算,分析了催化燃烧对HCCI发动机燃烧特性的影响;同时分析了预燃室内催化剂种类、过量空气系数、进气温度、进气速度、缸径以及预燃室壁温对HCCI发动机燃烧特性的影响。结果表明,预燃室存在催化燃烧时对HCCI发动机的着火时刻有很大的影响:随着过量空气系数及预燃室进气速度的增加,HCCI发动机的着火时刻提前;催化剂种类、预燃室缸径以及预燃室壁温对HCCI发动机着火时刻影响不显著,但对缸内燃烧温度影响显著。     

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。     

柴油微引燃乙醇发动机燃烧、性能及排放特性研究

柴油微引燃乙醇发动机采用进气道喷射乙醇、缸内直喷微量柴油引燃的方式进行燃料供给。基于单缸四冲程柴油机,对其燃烧、性能及排放特性进行研究,固定引燃柴油喷射量为发动机能实现压燃着火的最小值,在进气压力为0.15 MPa时比较不同乙醇喷射量的工况组,通过改变柴油喷射时刻进行工况扫描。结果表明,引燃柴油的喷射时刻对发动机的燃烧、性能和排放影响显著。柴油微引燃乙醇发动机在中高负荷能够稳定运行,指示热效率可达34%以上,通过适当调节柴油喷射时刻,可以有效控制未燃碳氢(UHC)、NO_x与CO排放,同时可以实现极低的炭烟排放。柴油微引燃乙醇发动机燃烧模式为预混合或部分预混合燃烧,燃烧有两阶段放热特征,改变引燃柴油喷射时刻,可以有效控制燃烧相位。     

进气掺氢对柴油-天然气双燃料燃烧特性的影响

为了提高柴油-天然气(DN)双燃料发动机在中、低负荷时的燃烧效率,降低一氧化碳(CO)和未燃碳氢化合物(UHC)排放,以D19高压共轨柴油机为研究机型,构建了发动机燃烧室CFD模型,通过3D-CFD耦合柴油-天然气-氢气(DNH)三燃料化学动力学机理,进行数值模拟,研究了进气掺氢对DN发动机燃烧及排放特性的影响.结果表明:在进气内掺入20％的H2,可促进缸内关键自由基生成,加快天然气(NG)燃烧速率,使燃烧效率达到95.7％,与不掺H2时相比提高了 11.3％;而掺入25％的H2,可使总碳氢化合物(THC)减少49.0％,CO降低37.4％,CO2下降 12.7％.     

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。     

进气压力对汽油混氢发动机性能影响的研究

在1台加装了电控氢气喷射系统的4缸汽油机上,研究了进气压力对混氢汽油机燃烧与排放性能的影响。试验结果表明:随着进气压力的增加,混氢前后发动机平均指示有效压力与指示热效率均有所升高;相同进气道压力条件下,混氢后发动机热效率有所提高,但进气压力较高时混氢后发动机平均指示有效压力有所降低;发动机HC与CO排放随进气道压力的增加而逐渐降低,但NOx排放随进气压力的增加而升高;相同进气压力条件下,进气混氢有利于改善发动机HC与CO排放。     

电控共轨柴油机海拔特性仿真

利用GT-Power建立并验证电控共轨柴油机及海拔模型,并对0~4 000m海拔下发动机与增压器的主要性能参数进行分析。结果表明:随海拔增加,排气背压减小,排气能量增加使增压器转速增加,压比增大,但增压后进气压力降低,进气量减少;增压器消耗功率增加,效率下降造成增压后进气温度升高。随着海拔升高,最高燃烧压力和指示平均有效压力降低,平均机械损失压力减小。海拔升高造成着火时刻延迟,燃烧放热率峰值上升,燃烧持续期延长,后燃现象严重。     

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。     

二甲醚/甲醇混合燃料燃烧数值模拟研究

均质充量压缩着火燃烧(HCCI)技术的提出为内燃机的发展开辟了一种更为节能高效、绿色环保的新模式,着火性能差异较大的两种燃料掺混是实现均质混合压燃着火控制的有效方法。文章利用CHEMKIN化学反应动力学模拟软件对二甲醚(DME)/甲醇混合燃料均质混合压燃燃烧过程进行了数值模拟研究,重点分析了燃料掺混比、过量空气系数、发动机转速以及进气温度对HCCI发动机燃烧特性的影响规律。     

二甲醚均质压燃燃烧特性试验研究

介绍了在一台单缸柴油机上进行的二甲醚(DME)均质压燃燃烧过程的试验研究,DME的燃烧保持了低温反应与高温反应两个阶段的特征,着火时刻较早。试验结果表明,混合气燃空当量比的变化对低温反应开始时刻影响不大,但对高温反应开始时刻有较大影响,随着燃空当量比的增大,高温反应开始时刻逐步提前,当燃空当量比为0.21时,出现轻微爆震现象。随着发动机转速的增加,低温反应开始时刻提前,高温反应阶段的放热率略有增大。进气温度和冷却水温度升高,低温反应和高温反应时刻都有较大的提前。在进气温度(T)大于300 K后,缸内最大压力出现在上止点前,进气温度是控制着火时刻的重要参数。     

进气温度对乙醇燃料均质压燃燃烧过程的影响

采用自行设计的进气温度控制系统,在一台由CA6110柴油机改造而成的均质压燃(HCCI)单缸机上进行了进气温度对乙醇HCCI燃烧影响的试验研究。研究发现,在每个工况下都存在一个对应于最大热效率的进气温度,称之为最佳进气温度(PIT),得到了发动机转速、过量空气系数和最佳进气温度间的MAP图。当实际进气温度低于最佳进气温度时,混合气燃烧不及时,指示效率下降;实际进气温度高于最佳进气温度时,混合气燃烧提前,压缩负功增大,指示效率下降;只有当进气温度处在最佳进气温度时,才有最大的指示效率。     

醇类燃料均质压燃技术及其产业化展望

阐述了醇类燃料(甲醇,乙醇)均质压燃(HCCI)技术,通过试验得出了乙醇燃料的均质压燃运行区域,以及进气温度、过量空气系数和EGR率是HCCI技术应用的主要影响因素的结论。指出乙醇燃料均质压燃技术产品的产业化前景应该是双燃烧模式,介绍了将ZS1105柴油机进行改造并进行双燃烧模式试验的情况。     

二甲醚均质压燃燃烧的详细化学动力学模拟研究

采用由美国Lawrence Livermore国家实验室提出的二甲醚(DME)详细化学动力学反应机理及其开发的HCT化学动力学程序，对均质充量压缩着火(HCCI)发动机燃用DME的着火和燃烧过程进行了分析。为考虑壁面传热的影响，在HCT程序中增加了壁面传热子模型。采用该方法研究了燃空当量比、进气充量加热、发动机转速和EGR等因素对HCCI着火和燃烧的影响。结果表明，DME的HCCI燃烧过程有明显的低温反应放热和高温反应放热两阶段；增大燃空当量比、提高进气充量温度使着火提前；提高发动机转速和采用冷却EGR使着火滞后。     

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。     

Cooling effect of methanol on an n-heptane HCCI engine using a dual fuel system

Homogeneous charge compression ignition (HCCI) engines have the potential to raise the efficiency of reciprocating engines during partial load operation. However, the performance of the HCCI engine at high loads is restricted by severe knocking, which can be observed by the excessive pressure rise rate. This is due to the rapid combustion process occurring inside the cylinder, which does not follow the flame propagation that is seen in conventional engines. In this study, a low compression ratio of 9.5:1 for a gasoline engine was converted to operate in HCCI mode with the goal being to expand the stable operating region at high loads. Initially, pure n-heptane was used as the fuel at equivalence ratios of 0.30 to 0.58 with elevated intake charge temperatures of 180 and 90 °C, respectively. The n-heptane HCCI engine could reach a maximum performance at an indicated mean effective pressure (IMEP) of 0.38 MPa, which was larger than the performance found in the literature. To reach an even higher performance, a dual-fuel system was exploited. Methanol, as an anti-detonant additive, was introduced into the intake stream with various amounts of n-heptane at fixed equivalence ratios in the range of 0.42 to 0.52. It was found that the methanol addition cooled the mixture down prior to combustion and resulted in an increased coefficient of variation (COV). In order to maintain stable combustion and keep the pressure rise rate below the limit, the intake charge temperature should be increased. Introduction of 90% and 95% (vol/vol) hydrous methanol showed a similar trend but a lower thermal conversion efficiency and IMEP value. Therefore, a dual fuel HCCI engine could maintain a high thermal conversion efficiency across a wide load and enhance a 5% larger load compared to a pure n-heptane-fuelled HCCI engine. The hydrocarbon (HC) and carbon monoxide (CO) emissions were lower than 800 ppm and 0.10%, respectively. They were less at higher loads. The nitrogen oxides (NO _x ) emissions were below 12 ppm and were found to increase sharply at higher loads to a maximum of 23 ppm.