汽油机均质充量压燃控制系统的开发——火花点燃与均质充量压燃的切换控制方法

在设计未来的汽油机时，均质充量压燃（HCCI）堪称为理想的燃烧方式。但目前HCCI燃烧方式仅限于低转速、中低负荷区域，并有待拓展其运行范围。目前，大部分汽油机仍在采用火花点燃（SI）燃烧方式。介绍了一种构想，鉴于HCCI燃烧还不能在所有发动机运行条件下实现，在高负荷及高转速条件下仍要采用SI燃烧方式，因此建议应用SI燃...     

火花助燃HCCI燃烧最小点火能量的研究

建立了包括进气温度、进气压力、混合气浓度、EGR率等影响因素的火花点燃过程最小点火能量的计算模型,研究了均质压燃的控制参数(进气温度、压缩比、EGR率)对最小点火能量的影响规律。研究结果表明,使混合气实现压缩自燃的手段,同样也降低了最小点火能量;在火花助燃HCCI过程中,存在产生火花点燃过程的条件;提高点火能量可以降低对进气加热温度的要求。     

湍流强度对火焰传播影响的大涡模拟研究

为了研究封闭空间中湍流强度与火焰传播相互作用,基于快速压缩机试验平台建立了燃烧室模型,开展了上止点缸内压力1.1 MPa和1.4 MPa及不同湍流强度下,异辛烷-空气当量比混合气点火和火焰传播过程的三维大涡模拟研究。研究结果表明:火焰发展受到周围湍流脉动的影响,火焰形态发生褶皱和变形,且随着湍流强度的增加,火焰表面褶皱和变形越发严重;同时火焰的褶皱和变形会进一步加剧湍流脉动,从而加强火焰和湍流脉动的相互作用,影响缸内的燃烧情况。     

基于定容弹的天然气燃烧特性的试验研究

天然气稀薄燃烧可提高燃烧效率,降低燃烧温度,研究影响天然气稀燃的控制参数非常重要。本文中基于纹影法在定容弹燃烧试验平台上,通过试验分析不同过量空气系数和不同点火能量对天然气燃烧的影响。结果表明:在相同的点火能量下,火焰传播速度随着过量空气系数增加而下降;在过量空气系数1. 7的边界点,点火成功率随着点火能量的减小而降低,另外,从火焰传播的量化分析可以看出,较强的湍流流动能促进火焰传播速度的提高。     

进气道对火花点火发动机性能影响的试验研究

提高火花点火发动机缸内空气运动的滚流与涡流强度，可以增加燃烧室中的湍流强度，加快火焰传播速度和燃烧速率，从而改善燃烧过程，提高发动机的动力性，通过对2气门TJ376Q汽油发动机进行试验，设计了新型进气道，稳流试验台检测表明，所设计的新气道涡流比，滚流比和流量系数比原气道都有较大提高，进气系统的流动特性得到改善，提高了发动机的最大扭矩和最大功率输出。     

火花点火发动机燃烧过程的多维模拟

采用KIVA－Ⅱ程序[1]，建立了基于分形概念的火核模型、描述火焰传播的相关火焰模型以及反映壁面对火焰影响的壁面模型。对一工质为丙烷的火花点火发动机进行了变工况的计算，并与试验结果进行了比较。     

湍流射流点火燃烧特性的模拟研究

稀薄燃烧策略可以在提高燃料效率的同时减少污染物排放,而预燃室式湍流射流点火技术作为一种强点火方式能够有效提高燃烧稳定性.采用数值模拟手段对稀薄混合气湍流射流点火燃烧特性进行研究.结果 表明:在混合气过量空气系数(φa)为1.5的情况下,湍流射流点火相较传统火花塞点火最高燃烧压力提高66.4％,NOx排放相较当量比燃烧降...     

新的发动机燃烧方式--均质充量压燃燃烧(HCCI)

在往复式发动机中，除了火花点燃式燃烧和柴油压燃燃烧的运转方式外还有第3种运转方式，即均质充量压燃燃烧（HCCI）．HCCI模式发动机的运转情况被认为是高效和稳定的。在部分负荷工况下可以大幅度降低NOx的排放．把HCCI燃烧应用到发动机方面尽管仍有一些困难．但HCCI燃烧方式表明在发动机应用的巨大替力，本文将阐述HCCI与传统发动机燃烧方式的不同及其未来的展望。     

不同稀释燃烧技术对GDI汽油机性能的影响

在发动机试验台上,对1.5 L四缸缸内直喷涡轮增压汽油机分别进行了过量空气稀释燃烧、EGR稀释燃烧与原机的经济性、排放特性对比试验研究。结果表明,过量空气稀释燃烧技术具有较大的缸内多变指数,同时可以采用更大的点火提前角,获得了最优的燃烧相位和经济性;EGR稀释的HC排放高于原机和过量空气稀释的燃烧;原机与EGR稀释的CO排放水平相当,而过量空气稀释燃烧处于较低水平;EGR稀释燃烧技术由于燃烧温度的降低与低氧氛围的因素使其NOx排放处于最低水平。为实际改善汽油机的经济性和排放特性提供理论依据。     

HCCI:未来的发动机

均质压燃HCCI(Homogeneous Charge Compression Ignition)燃烧概念是发动机燃烧技术的一大革命,也是发动机创新性技术,它是采用均匀的空气与燃料混合气,但用压燃式点火代替火花塞点火,这种燃烧方式具有较高的热效率、低的NOx和PM排放。     

天然气发动机燃烧方式分析

根据混合气形成和着火方式将天然气发动机的燃烧模式分成均质混合气点燃、非均质混合气点燃、均质混合气压燃和非均质混合气压燃/引燃4种。分析了这4种燃烧模式针对发动机性能和排放方面的特点,讨论了目前存在的问题。认为目前最有实用价值的模式为柴油引燃天然气非均质扩散燃烧,因为其热效率高于火花点火发动机,与传统柴油机相当,而有害排放物排放却较柴油机明显降低,并且相对于HCCI更易实现。     

EGR和稀燃对甲醇发动机燃烧及排放特性的影响

在废气再循环(EGR)和稀燃策略下,以一台进气道喷射点燃式大功率甲醇发动机为试验对象,研究了两种稀释策略及复合稀释对甲醇发动机性能、燃烧及排放特性的影响。试验结果表明：在相同的稀释率下,稀燃比EGR能拥有更高的缸压峰值、更短的燃烧持续期、更低的燃油消耗率和更高的有效热效率。稀燃策略在降低HC和CO排放方面效果较为显著,而EGR策略能更为有效地降低NO_x排放。在未燃甲醇和甲醛排放方面,稀燃策略效果都较好。与EGR单独稀释相比,复合稀释能显著提高甲醇发动机的有效热效率。复合稀释对HC排放的影响较小,在降低CO排放方面和过量空气稀释效果相似,优于EGR稀释,最大降低幅度高达80.3%;拥有更好的抑制NO_x排放的效果,最大降低幅度为97%。复合稀释时,未燃甲醇排放与EGR单独稀释时相当,高于过量空气单独稀释;高稀释程度复合稀释时,甲醛排放有所下降。     

滚流对火花点火式发动机性能的影响

火花点火发动机气缸内空气运动的滚流与涡流一样，都可以增加燃烧室中的湍流强度，提高火焰传播速度和燃烧速率，从而改善燃烧过程，提高发动机的动力性能。本文详细介绍了滚流形成机理和影响滚流的气道参数。对2气门TJ376Q发动机的试验结果表明：新进气道的设计提高了缸内空气运动的滚流强度和流量系数，通过进气系统的优化，可以增加发动机最大转矩和最大功率输出，试验在电控燃油喷射下精确控制燃油，降低了最低燃油消耗率。     

裂解气对稀燃甲醇发动机性能影响的仿真研究

基于甲醇发动机三维模型，通过CONVERGE仿真软件计算分析了EGR稀释和空气稀释下进气道喷射裂解气对甲醇发动机燃烧特性和排放特性的影响。结果表明：掺烧甲醇裂解气后，缸内混合气分布趋于均匀；同一稀释比下，甲醇裂解气掺烧对空气稀释下燃烧速率的提高要大于EGR稀释；相同裂解气掺烧比下，EGR稀释的CO排放和HC排放明显高于空气稀释，NO_x排放明显低于空气稀释，甲醇裂解气掺烧在空气稀释下对CO和NO_x排放的降低相对于EGR稀释更为明显，HC排放则相反；随着甲醇裂解气掺烧比的增大，EGR稀释下的最高综合指示热效率逐渐逼近空气稀释，在裂解气掺烧比达到30%时，两种稀释方式的最高综合指示热效率只相差2.6%。     

乙醇均质压燃性能的试验研究

在一台改造的单缸发动机上进行了乙醇燃料均质压燃的试验研究。试验结果表明,在较宽的混合气浓度范围内,乙醇HCCI发动机产生较高的热效率,各EGR率下在当量比为0.11~0.5范围内指示热效率都在30%以上;在HCCI燃烧范围内,EGR和当量比的合理组合可以将NOx排放控制在1g/(kW.h)以下;在没有后处理器时,乙醇HCCI燃烧产生较高的HC和CO排放;与EGR率相比,当量比对HC和CO排放的影响更为明显。     

汽车排放超标的原因分析与修复（下）

（接上期）二、压燃式发动机类压燃式发动机一般使用柴油作为燃料,其主要成分为HC化合物。当柴油燃料以雾状喷入燃烧室后,一边蒸发,一边与空气混合,同时由于受压缩高温的作用,被裂解为C离子和H离子。当温度进一步升高并超过其自燃温度后,开始点火燃烧,但燃烧开始后,喷油仍会持续一段时间。因此,燃烧区域会很快集中到喷雾与空气的交界处,喷油器喷出的油雾看起来就变成了＂火苗＂。在＂火苗＂区域,中心部分为燃料,一边蒸发,一边向外部扩散;外部区域为空气及废气,也向中心部分扩散。两种＂扩散＂运动的交界区域就是发生剧烈化学反应的区域,即发生燃烧的区域。燃烧过程中,     

火花点火发动机燃烧过程的多维模拟

针对火花点火发动机，对现有的各种用于多维模拟的燃烧模型进行了综合评述，介绍了它们的优缺点及应用情况。     

EGR对二甲醚HCCI着火过程的数值模拟研究

从化学反应动力学的角度,应用单区燃烧模型和已建立的二甲醚（DME）化学反应机理,对DME均质充量压燃（HCCI）的着火过程进行了数值模拟,分析了不同EGR率对其着火过程的影响,并从热效应及化学效应两方面分析了内部热EGR对燃料着火过程的影响。研究结果表明：内部热EGR对DME的HCCI着火过程有着显著影响。     

发动机燃用煤层气燃料时燃烧特性的试验研究

用天然气掺加氮气来模拟煤层气燃料,在一台由柴油机改装的单缸火花点火发动机上开展了燃用煤层气时的燃烧特性,包括燃烧期及其循环变动性能的试验研究,结果表明,不同负荷下,随着氮气体积分数的增加,最大缸压对应的曲轴转角延迟,压力升高率降低,火焰发展期明显变长.当氮气体积分数为20%时,燃烧较稳定,当氮气体积分数增大至30%时,燃烧循环变动明显加剧,但随着发动机负荷的增加循环变动减小.     

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。