稀燃CNG发动机燃烧稳定性的数值模拟研究

利用三维燃烧模型对稀燃CNG发动机的燃烧过程进行数值模拟,研究在引入过量空气系数的循环变动情况下,发动机转速对稀燃CNG发动机燃烧循环变动程度的影响。通过对比计算和试验结果,验证了模型的可靠性,并且分析了燃烧过程中不同时刻下的缸内温度分布情况。根据多个循环的计算结果,定量分析了发动机转速对燃烧循环变动的影响,转速的提高将使燃烧循环变动减弱。计算还得出,转速的改变对燃烧循环变动的影响程度大于对燃烧峰值压力均值的影响。     

轿车柴油机燃用生物柴油的循环变动特性

对轿车柴油机燃用柴油、柴油-生物柴油混合燃料及生物柴油的循环变动特性进行了研究,考察了生物柴油对轿车柴油机的平均指示压力、压力峰值、压力峰值相位、压力升高率峰值等缸内压力特征参数及燃烧始点、燃烧持续期等燃烧特征参数的循环变动特性的影响.结果表明:随着生物柴油混合比例的增加,该机的平均指示压力、压力峰值,压力升高率峰值、...     

掺氢比对氢-甲醇发动机稀薄燃烧及排放影响

为探究掺氢比对氢-甲醇发动机稀薄燃烧性能的影响，在一台1.8 L涡轮增压缸内直喷汽油机 （GDI） 改装的氢-甲醇发动机上，开展了不同燃空当量比和不同掺氢比条件下的甲醇发动机掺氢燃烧和排放试验研究。结果表明，在稀燃条件下，增大掺氢比能提高发动机缸内最高燃烧压力及放热率峰值，且燃烧相位提前，燃烧持续期缩短。在稀燃情况下适当掺氢有助于改善循环变动，混合气越稀改善效果越好，但随燃空比和掺氢量增大时，循环变动却有恶化的趋势。当燃空当量比大于 0.71 时，增大掺氢比能改善 HC 排放；当燃空当量比大于 0.83 时，掺氢能改善 NOx排放，但 CO 排放恶化；当燃空当量比小于0.83时，增大掺氢比导致NOx排放恶化但CO排放降低。     

甲醇汽油机怠速稀燃特性的试验研究

为改善传统汽油机怠速稀燃的燃烧与排放特性,在1台加装了电控甲醇喷射系统的汽油机上对燃用汽油(M0)、50%质量比例甲醇汽油(M50)和纯甲醇(M100)3种燃料的发动机的怠速稀燃特性进行了试验研究。试验先后在过量空气系数a=1.1和a=1.3两组稀燃工况下进行,怠速转速稳定在800r/min左右。试验结果表明:添加甲醇后,两组稀燃工况下指示热效率均有所提升;发动机的火焰发展期、快速燃烧期和平均指示压力的循环变动系数随着甲醇比例的增加而降低;甲醇能够显著降低发动机怠速稀燃工况下的HC和NOx排放,CO2排放随着甲醇含量的增加也略有降低。     

天然气/氢气混合燃料发动机的稀燃极限和排放特性试验研究

在东风EQD210N-20天然气发动机上进行了天然气与天燃气/氢气混合燃料体积混合比例为10%、30%和50%的稀燃极限和排放特性试验研究.实验结果表明:燃烧混合燃料比燃烧天然气时的稀燃极限大,并且随着掺氢比例的增大,燃烧过程的火焰发展期和快速燃烧期缩短,发动机的指示热效率、平均指示压力和NO2的排放增加;但是当发动机在大于天然气/氢气混合气的稀燃极限工作时,其指示热效率、平均指示压力和NO2的排放迅速下降,平均指示压力变动系数、CH4和CO的浓度迅速上升.     

含水乙醇汽油发动机循环变动研究

通过测取和处理分析汽油机燃用含水乙醇汽油时的缸内压力数据,对比分析平均指示压力、最高燃烧压力和质量燃烧百分率等不同循环变动表征参数,并且通过探讨平均指示压力与燃烧相位间的相关性,深入研究了含水乙醇汽油发动机的燃烧循环变动。结果表明:在低转速中等负荷下,汽油机燃用E10W5含水乙醇汽油相比于纯汽油循环变动增大;燃烧循环变动主要发生在燃烧初期;滞燃期和主燃期循环变动对平均指示压力循环变动影响较大。     

甲醇发动机掺烧甲醇裂解气当量比燃烧特性研究

为评估当量比燃烧工况下掺烧甲醇裂解气对甲醇发动机性能的影响，以一台点燃式甲醇发动机为原型，建立三维仿真模型，并通过不同工况下的缸内压力试验数据进行模型标定。基于标定模型研究了当量比燃烧情况下不同裂解气替代比对发动机性能的影响。结果表明：增大甲醇裂解气替代比会导致缸压峰值、放热率峰值上升，且相应的曲轴转角提前，燃烧重心前移，燃烧持续期缩短。甲醇裂解气替代比增大，相应的发动机循环指示功逐渐减小，主要原因在于当量比燃烧情况下进入缸内的燃料质量及其总热值降低。在考虑尾气余热回收后，增大裂解气的替代比，指示热效率会有所上升，呈现先增大后减小的趋势，在替代比为50%时达到最大值41.26%。     

掺烧比对电控共轨柴油机燃用 LNG-柴油双燃料燃烧特性的影响

为了在柴油机上使用液化天然气（LNG）,将电控共轨柴油机改装为柴油引燃天然气的双燃料发动机,通过天然气喷嘴将 LNG 喷入进气管。利用双燃料发动机台架试验,对比分析了转速为1200 r／min ,100％负荷下,掺烧比对电控共轨柴油机燃用 LNG‐柴油双燃料燃烧特性的影响。研究结果表明,随着掺烧比的增大,双燃料发动机的缸内压力先升高后降低,压力升高率和瞬时放热率增大,峰值压力循环变动系数增大。     

MPI+GDI发动机稀薄燃烧性能研究

为了研究甲醇替代比和过量空气系数对复合喷射发动机稀薄燃烧及排放特性的影响,本研究基于1台自行改造的包含甲醇进气道喷射和汽油缸内喷射(M PI+GDI)的光学复合喷射系统发动机,建立三维仿真模型,进行缸压试验验证,研究稀薄燃烧条件下不同过量空气系数和甲醇替代比下缸内燃烧和排放特性.研究结果表明:随着过量空气系数的增大,火焰传播变慢,放热率峰值出现也晚,后燃现象增强,缸内压力峰值降低且相位推迟,指示热效率呈上升趋势;CO和NO x排放下降,未燃碳氢化合物(THC)排放先降后升,过量空气系数为1.4时最低,原因是适当增加过量空气系数可使燃烧更充分,但是过量空气系数过大导致燃烧不稳定.随着甲醇替代比增加,缸内压力峰值不断增加且相位提前,高甲醇比例的燃料燃烧速度快,燃烧重心前移,排气温度降低,NO x排放增加,T HC排放先降后升,CO排放降低.研究结果为甲醇汽油复合喷射发动机的参数优化设计提供了理论依据.     

电喷LPG发动机快速燃烧过程循环变动的研究

研究了某电喷LPG发动机快速燃烧过程的循环变动.结果表明,基于高能双火花塞点火模式的快速燃烧系统的燃烧压力峰值以及对应的相位波动范围小于高能单点火模式;强涡流使发动机压力峰值相位产生较大波动.在稀燃模式下,高能双点火模式与普通单点火模式相比.不但稀燃极限得到了扩展,燃烧压力峰值的循环变动范围非常小,其对应的相位波动范围也较小.     

小型直喷柴油机循环变动及影响因素分析

研究了采用低旋流进气,浅ω型燃烧系统的SD2100直喷柴油机的循环变动及其影响因素,分析了标定工况下的最高燃烧压力(P_(max))及其所在时刻(φ_A)、最大压力升高率(λ_p)及其出现时刻(φ_B)、平均指示压力(P_i)的循环变动;对供油系统中的供油提前角(θ_(fa))、启喷压力(P_(jo))及喷油嘴孔径(D)等参数进行调整,分析了对循环变动的影响,并综合燃油经济性指标,得到最优匹配。     

符号时间序列方法在汽油机燃烧循环变动特征分析中的应用

应用一种新的分析方法———符号时间序列方法对汽油机燃烧循环变动进行了研究。测量得到了某汽油机16种不同工况下的示功图,从提高精度与有利于数据的符号化观点出发,确定以缸内峰值压力作为汽油机燃烧循环变动的表征参数,把符号时间序列分析的具体技术和实施途径应用于试验数据,获得了汽油机燃烧循环变动随转速与负荷的变化规律,提出了利用改进的SHAN NON熵作为汽油机燃烧循环变动的评价指标的新观点。研究结果表明:该方法能较好地应用于汽油机燃烧循环变动特征分析。     

汽油机燃烧循环变动的分岔特征

对16种不同工况下的汽油机示功图进行了测量,以缸内峰值压力的试验数据为基础,应用符号时间序列分析方法,得到了汽油机燃烧循环变动的分岔特性,同时获得了汽油机燃烧循环变动随转速与负荷的变化规律。     

柴油机HCCI压缩过程缸内工质状态的模拟研究

分析了均质充量压燃(HCCI)的一个技术难点,即燃烧始点的控制,指出其燃烧两阶段性对应着放热的两阶段性。建立了HCCI柴油机早期缸内燃油喷射的压缩模型,通过对R4102柴油机的模拟计算,获得了压缩过程缸内工质T-p变化历程;从低温放热和高温放热分析了进气温度T0、过量空气系数a以及压缩比cε等因素对HCCI燃烧始点的影响。     

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.     

混合气浓度对CNG发动机性能影响试验研究

在CA4102增压中冷电控多点喷射单燃料天然气发动机上进行了不同混合气浓度对发动机性能影响的试验。试验结果表明:当过量空气系数(a)从1.1变化到1.54时,小负荷工况下发动机的最大燃烧压力变化不大,大负荷时发动机的最大燃烧压力降低,放热率峰值降低,燃烧速度变慢,燃烧滞后。随a的增大,CO排放先减少后缓慢增加;NOx排放减少,在a=1.5时,NOx排放接近于0;a较小时HC排放基本没有变化,在a>1.5时,HC排放急剧上升。燃气消耗率随a的增大呈现增加的趋势,当a>1.4以后增加显著。     

甲醇-生物柴油对发动机循环变动的影响

在单缸柴油机上通过测量得到了燃用不同掺混比甲醇-生物柴油时的燃烧示功图,对不同柴油机工况下甲醇-生物柴油燃烧的循环变动进行了研究,分析了最大压力升高率循环变动系数(COV_((dp/dφ)max))、平均指示压力循环变动系数(COV_(pmi))、最高燃烧压力的变动系数(COV_(pmax))、最高燃烧压力对应曲轴转角的标准偏差(SD_(φpmax))等循环变动的评价参数。研究结果表明:工况一定时,随着甲醇掺混比增加,COV_((dp/dφ)max),COV_(pmi)等循环变动系数均有所增大;与生物柴油相比,甲醇掺混比为10%和20%时循环变动系数变化较小,当甲醇掺混比为30%时,COV_((dp/dφ)max)增加了6.2%,COV_(pmi)增加了24.2%,COV_(φpmax)增加了8.4%;当甲醇掺混比不变时,随着转速的增加,COV_((dp/dφ)max)降低,COV_(pmi)以及COV_(pmax)先降低后增高;负荷增加时,各压力参数的循环变动系数均降低,SD_(φpmax)略微上升。     

不同过量空气系数下天然气发动机循环变动特性研究

试验研究了过量空气系数对天然气发动机循环变动特性的影响,研究结果表明,当过量空气系数从1逐渐增大到1.8时,发动机的循环变动增大。最高燃烧压力(pmax)与平均指示压力(pmi)有一定的相关性,高的pmax循环对应着高的pmi循环。高的pmi和pmax对应着短的火焰发展期(θd),短的50%质量已燃持续期(θx=0~0.5)和短的燃烧持续期(θb)。而且,pmax与其对应的曲轴转角(φpmax),最大压力升高率(λpmax)与pmi,θd与θx=0~0.5,θd与θb都存在很好的对应关系。