氨-生物燃料双燃料发动机的燃烧与排放特性

针对双碳目标,应用低碳/零碳燃料是实现内燃机高效清洁燃烧的有效途径。本研究基于一个双燃料柴油机台架开展,缸内直喷燃料分别选用柴油、生物柴油/汽油混合燃料(BG70)和生物柴油/汽油/乙醇混合燃料(BG50E20);氨为进气道喷射,能量替代率为0～28%。试验工况为1 200 r/min、0.8 MPa指示平均有效压力(IMEP)。对比分析了不同燃料的一氧化碳(CO)、总碳氢(THC)、氮氧化物(NO_x)排放以及颗粒物粒径分布。结果表明：单燃料模式下,BG70和BG50E20的指示热效率高于柴油。BG70的CO排放相比柴油降低30%,但THC和NO_x排放在3种燃料中最高。BG70和BG50E20的总颗粒物数量(TPN)排放低于柴油。相比各燃料单燃料模式的燃烧与排放性能,添加氨后的3种燃料的指示热效率降低1%～2%;CO排放增加约1倍;柴油和BG70的NO_x排放减少接近50%,BG50E20的NO_x排放减少约30%。另外,氨的加入对BG70和BG50E20的TPN有显著影响,当氨能量替代率从0增长至28...     

预燃室射流点火装置的设计与性能研究

为改善天然气发动机燃烧特性,设计了用于射流点火的内置式半球型四孔预燃室,利用全燃烧场可视的快速压缩机(RCM),采用同步压力传感器和高速摄影机进行了点火燃烧试验研究,并与传统火花点火对比分析。结果表明,采用本文设计的预燃室射流点火装置能达到强化点火、加速燃烧的明显效果。相比于传统火花点火,预燃室式射流点火的滞燃期和燃烧持续期缩短,最高燃烧压力和最大累计放热量提高,且随着负荷的增大,性能改善幅度增加。在大负荷工况下,滞燃期和燃烧持续期均约缩短了55%,最高燃烧压力和最大累计放热量分别提高7%和10%。此外,预燃室式射流点火方式的点火和燃烧稳定性优于传统火花点火,滞燃期和最高燃烧压力波动极小。高速摄影的结果表明,预燃室式射流点火在主燃室内快速产生沿喷孔方向高速发展的射流火焰,引发迅速燃烧,而传统火花点火呈现火焰缓慢传播燃烧形态。     

机油诱发增压汽油机早燃的多维模拟

低速大负荷工况下,高功率密度增压汽油机会产生一种由早燃引起的,破坏性极大的非正常燃烧现象——"超级爆震"。本文中采用CFD耦合化学反应动力学对一台增压热力学单缸汽油机中由机油液滴诱发的早燃进行了多维数值模拟。研究中采用离散液滴模型模拟了机油喷入燃烧室内与燃油空气混合气发生混合的物理过程,采用一种简化的化学反应机理(包含十六烷、异辛烷)模拟了机油/燃油/空气混合气在燃烧室内的化学反应过程。模拟结果与台架试验结果一致,说明模拟可以预测发动机中的早燃现象。结果表明,机油液滴的引入会促使增压汽油机发生早燃现象。随着机油喷射时刻的推迟,机油的蒸发量增加,可燃混合气发生早燃的时刻提前。