燃油品质对柴油机燃烧循环变动特性及性能的影响

燃用3种柴油进行了柴油机性能试验,研究了不同转速和负荷下柴油对燃烧循环变动特性及柴油机性能指标的影响。研究表明:在全负荷速度特性下,随着转速的升高,最高燃烧压力和最大压力升高率的循环变动率逐渐减小;相同转速下,负荷越小,最高燃烧压力和最大压力升高率的循环变动率越大;燃油的十六烷值越小,其自燃性越差,着火滞燃期越长;初馏温度较低时,轻馏分含量较高,参加预混合燃烧的份额大,容易造成燃烧速度加快,压力升高速度快,导致最高燃烧压力和最大压力升高率的循环变动率变大,对应燃烧过程变粗暴,由此实现的动力性能和经济性能变差。     

增压柴油机燃烧循环变动分析

测量直喷式增压柴油机燃烧过程,分析负荷、转速及供油提前角对燃烧过程循环变动的影响。结果表明,在全负荷速度特性下,平均指示压力和最高燃烧压力循环变动率较小,最大压力升高比循环变动率较大。平均指示压力循环变动率随负荷增加而减小,供油提前角变化时,燃烧过程循环变动变化不大。     

M15甲醇柴油的燃烧过程及循环变动分析

通过增压中冷柴油机燃用M15甲醇柴油混合燃料的台架试验,研究了外部EGR对柴油机燃烧过程及循环变动的影响。结果表明:与燃用0号柴油比,原机燃用M15甲醇柴油工作柔和,循环波动小。低转速低负荷时宜采用小EGR率,滞燃期短,放热重心基本不变,循环波动小;中等负荷时可采用大EGR率,随着EGR率的增大,滞燃期延长,放热重心推后,最大燃烧压力循环变动率稍有上升,平均指示压力和最大压力升高率波动大幅降低。经相关性分析,低转速中低负荷下,滞燃期对循环波动影响较小,放热重心与最大压力升高率有着很好的线性关系。     

双火花塞点火策略降低发动机循环变动率的测试分析

为分析发动机采用双火花塞点火模式降低燃烧循环变动率的特性,利用单缸汽油机进行了4种不同单/双火花塞点火策略下的燃烧诊断。测试数据表明,双火花塞点火策略可有效促进缸内燃烧过程,缩短燃烧持续期,其最大压力和平均指示压力(Indicated Mean Effective Pressure,IMEP)循环变动率均降低,尤其是在低负荷工况时降低效果更明显。测试数据的分析表明,缸内最大压力与燃烧持续期的循环变动呈现强相关特征,而快速燃烧前期和快速燃烧后期的循环变动是造成燃烧持续期循环变动的主要因素;当采用双火花塞点火时,其快速燃烧前期和快速燃烧后期的循环变动率均显著降低,尤其是快速燃烧前期循环变动率降幅最大,是发动机燃烧持续期循环变动率降低的主要原因。     

甲醇柴油发动机循环变动与排放的关系研究

通过在4100BZL增压柴油机上燃用0号柴油和甲醇柴油混合燃料(M5,M10和M15),研究了不同比例甲醇柴油在中高转速时对柴油机循环变动率和NOx排放的影响。结果表明:中高转速时,随甲醇添加比例的增加,发动机燃用3种混合燃料的最高燃烧压力和压力升高率峰值循环变动率逐渐增加。发动机燃用4种燃料的平均指示压力循环变动率均较低,燃烧始点循环变动率较高。发动机燃用3种混合燃料最高燃烧压力和压力升高率峰值循环变动率的规律与NOx排放规律相对应。     

车用柴油机放热规律与燃烧噪声的关系

对1台车用高速高压共轨柴油机进行了不同负荷、不同转速以及不同喷射参数工况下的缸内压力测试,通过分析燃烧放热规律对气缸压力变化的影响,对燃烧放热规律与燃烧噪声的关系进行了研究。研究结果表明:燃烧噪声不仅与最高气缸压力和最大压力升高率有关,还与各自相位的间隔有关;负荷对发动机燃烧噪声的影响较大,转速对燃烧噪声的影响主要体现在频率范围变化;通过改变喷射参数可以改变柴油机的燃烧噪声水平。     

内部EGR及增压拓展柴油HCCI燃烧负荷范围试验研究

在135单缸柴油机上对比了传统燃烧模式和HCCI燃烧模式的负荷特性,优化了HCCI燃烧模式的喷油始点,分析了内部EGR率及增压压力对HCCI燃烧负荷范围及排放的影响。试验结果表明:对于负气门重叠期喷油的HCCI燃烧模式,1 500r/min下,最佳喷油始点为370°BTDC,气门重叠期为-30°时既保证了较低的NOx排放,又可以获得较佳的负荷范围;提高增压压力不仅可以拓展HCCI燃烧的负荷上限,对负荷下限的燃烧稳定性也有利;将增压压力提高到0.18MPa时,负荷上限从传统燃烧的0.594MPa上升到0.723MPa,但负荷下限较传统燃烧模式要高,CO排放、烟度和燃油经济性都较差。     

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。     

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。     

小缸径增压中冷柴油机燃烧特性及放热规律分析

通过实测小缸径增压中冷柴油机气缸压力,分析其燃烧过程及放热规律。结果表明,负荷增加,放热率增大,燃烧始点提前;采用较小的供油提前角,可降低最大压力升高率和最大燃烧压力;采用增压中冷技术,可降低峰值温度,因而对降低NOx 有利。     

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.     

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。     

基于电控喷油定时与EGR率实现柴油机HCCI/常规燃烧双模式的试验研究

针对HCCI燃烧在大负荷时的局限性,开发了基于电控燃油喷射定时和EGR率的车用柴油机双燃烧模式,即在小、中负荷工作时,采用均质压燃预混合燃烧,在大负荷时,采用传统的扩散燃烧模式,克服了均质预混合燃烧模式大负荷性能差的缺点。试验研究了在HCCI区域喷油提前角与EGR率对柴油机性能的影响及二者在HCCI区域的协同作用。分析了HCCI燃烧的缸压和放热率。通过油量MAP与喷油定时MAP的优化和爆震扭矩值确定了双燃烧模式工作下的HCCI扭矩范围及过渡区域扭矩线。试验结果表明:采用电控VP37泵与电控废气再循环系统相结合,通过增大喷油提前角的方式,在一定的负荷范围内实现了准HCCI燃烧,NOx与炭烟排放同时降低;在大负荷范围内采用常规燃烧方式,使CA4D32TC柴油机实现了双燃烧模式工作,具有较好的性能指标。     

转速对甲醇HCCI燃烧特性的影响试验研究

在一台双缸4冲程柴油机上实现了甲醇均质压燃的试验,分析了发动机转速对甲醇均质压燃燃烧特性的影响。试验结果表明：过量空气系数和进气温度一定的情况下,随着发动机转速在一定范围内的升高,缸内压力、压力升高率和放热率均有所升高,且存在一个最佳的转速,使得压力、压力升高率和放热率处在较好的水平。     

缸内直喷LNG发动机燃烧过程测量分析

将1台直列4缸汽油机改装为缸内直喷LNG发动机,用自行开发的发动机工作过程测量分析系统测量其缸内压力.分析了标定转速和最大扭矩转速下最高燃烧压力、压力升高率、缸内温度的变化,并计算分析了其放热规律.结果表明:与汽油机相比,改装后的天然气发动机燃烧较慢,后燃现象较严重;最大扭矩点的最大压力及最大压力升高率大于标定点;转速...