EGR率对柴油机富氢EGR燃烧过程的影响

在一台柴油机可视化实验台上,用高速摄像机拍摄下柴油机富氢EGR燃烧过程的火焰照片,应用三基色法计算了燃烧温度场,结合示功图和放热率曲线分析了EGR率对富氢EGR燃烧过程的影响.结果表明:当掺氢比为2％时,随着EGR率的增加,着火时刻呈现推迟的趋势,燃烧持续时间先延长后缩短;缸内最大爆发压力减小,达到峰值压力的时间推迟;放热率峰值下降,放热率曲线整体推后;缸内最高温度和平均温度随之降低.     

缸内直喷CNG发动机燃烧过程及NO生成率的仿真分析

基于缸内直喷CNG试验样机,在前期燃烧过程可视化试验研究结果的基础上,利用三维仿真软件FIRE建立了燃烧过程的仿真计算模型。在验证模型的基础上,计算分析了不同喷气量对缸内速度场、浓度场、火焰传播速度、温度场和NO生成率的影响。结果表明,当缸内温度大于2 000 K且喷气量当量比为0.8～1范围内时先生成NO,且最大NO生成率出现在放热率峰值之后;当喷气量减小时,放热率峰值降低,NO生成率降低。     

一些重要变量对直喷式柴油机放热率测量值的影响

放热图是根据一台研究用里卡图E16自然吸气直喷式单缸柴油机（缸径121mm,行程140mm）上测得的气缸压力数据推算出来的。这些数据包含范围很广的发动机制造条件和工作条件，并表明了不同的涡流、喷油率和活塞顶凹腔燃烧室形状的影响。还研究和讨论了无涡流时各种发动机转速的影响。结果表明，涡流和燃烧室形状的影响比喷油率的影响稍小一些。同时也表明，发动机转速对燃烧率有很重要的影响。     

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.     

直喷式柴油机内火焰温度的测量和燃烧过程的热力分析

用分析空气进入火焰区的速率与燃烧速率之间的关系来研究直喷式柴油机中扩散燃烧过程的机理,以火焰温度和气缸气体压力的测量值对空气进入率和燃烧率进行热力计算。为了用双色法确定火焰温度,藉在三个可见光波长上同时测量火焰亮度来估算柴油机火焰的辐射强度,建立了排气烟度与火焰区过量空气系数的联系。     

燃烧方式对氢内燃机燃烧和排放的影响研究北大核心

基于氢内燃机试验样机建立内燃机三维实体模型,耦合详细氢空气化学反应机理,运用Converge软件建立氢内燃机CFD仿真模型并进行验证,仿真分析了中高负荷下稀薄燃烧和当量燃烧两种燃烧方式下氢燃料内燃机的燃烧特性和NO_x排放规律。仿真结果表明:在氢气供给量相同的情况下,稀薄燃烧比当量燃烧速度更快,OH浓度更高,因而稀薄燃烧会得到更高的缸内压力,更有利于动力性的发挥;两种燃烧方式下的缸内最高平均温度较为接近,但当量燃烧方式下最高温度相位相对滞后,可以有效降低NO_x排放。采用EGR技术可以实现当量燃烧,但过大的EGR率也会带来内燃机动力性能下降。     

掺氢天然气HCCI发动机燃烧特性数值模拟研究

为了研究不同运转参数对掺氢天然气均质压燃（HCCI）发动机的燃烧特性影响,基于Chemkin模拟软件,结合GRI-Mech3.0化学反应动力学机理,建立了HCCI 发动机的数值模型。数值模拟了掺氢天然气HCCI发动机在掺氢体积比为5%时不同运转参数下的燃烧特性,主要包括对发动机燃烧过程中缸内压力、温度、燃烧放热率和NO_x排放的影响。结果表明,在掺氢天然气HCCI发动机燃烧过程中,转速变化对缸内温度、压力和燃烧放热率的影响不大,但NO_x排放随转速增大而减小;缸内温度、压力、燃烧放热率及NO_x排放随过量空气系数增大而降低;缸内压力、燃烧放热率及NO_x排放随进气压力增大而提高,进气压力对缸内温度影响较小;缸内温度、压力、燃烧放热率及NO_x排放随进气温度增大而提高。为实际改善掺氢天然气HCCI发动机的燃烧动力性、经济性和减少排放提供了理论依据。     

用于气体燃料的定容燃烧系统的开发与试验

开发了1种用于研究气体燃料燃烧特性的定容燃烧装置。该装置主要由燃烧弹本体、进排气、温控、压力采集、高速摄影及同步控制等系统组成。在该装置上进行了甲烷—空气混合气的燃烧试验,研究了混合气的初始压力、初始温度及当量比对燃烧压力的影响。结果表明:相同初始压力下,燃烧压力及压力峰值随初始温度的升高而降低,压力升高率有所增大;相同初始温度下,整个燃烧过程中的压力随初始压力升高而增大,压力升高率基本不随初始压力变化;随着的增加,燃烧压力峰值和压力升高率先增加后减小,并在φ=1.0时取得最大值,同时,燃烧压力出现峰值所用的时间随的增加先减少后增加,在φ=1.0时取得最小值。     

关于柴油机放热率和燃烧率的计算方法和影响误差的主要因素

<正> 在对柴油机燃烧进行分析时,按示功图分析放热率或燃烧率,并通过高速照相来观察和比较燃烧情况,这当然是非常重要的方法。 以前,虽然按照热力学第一定律建立了计算放热率的方法,可是详细研究起来,似乎还存在许多问题。 另外,在计算时不仅计算方法,而且由于各种输入数据也往往会产生较大的误差,因此有必要弄清这些误差的程度。 本文首先着眼于计算放热率的几个因素,并研究了这些因素对计算精度的影响。也就是对气缸里气体温度和成分变化、比热比的选取方法,以及按气缸里的气体匀相(单层)或非匀相(多层)计算放热率的方法等进行了研究。     

当量比对CNG发动机动力及排放性能的影响

为了研究缸内直喷稀燃CNG发动机在不同当量比条件下的动力及NO排放性能,利用AVL Fire建立了发动机仿真模型,通过样机试验确定了仿真初始参数和边界条件;通过软件仿真发现了气缸内微观三维物理场与缸内压力、燃烧放热率和NO生成量间的内在联系,总结出了CNG发动机中导致NO快速生成的因素,并给出了能够在保证发动机动力性提升的同时降低NO生成量的最优当量比范围。     

发动机燃用生物柴油对NO_x排放影响的试验研究

在一台涡轮增压直喷式柴油机上分别燃用生物柴油、掺混油和石化柴油进行试验,对滞燃期、燃烧始点、燃烧压力、燃烧温度、预混燃烧放热规律和扩散燃烧放热规律等燃烧参数对NOx排放的影响进行了研究。结果表明,随着燃料中生物柴油含量的增加,发动机滞燃期缩短,燃烧始点提前,最高燃烧压力增加,最高燃烧温度上升,预混燃烧累积放热率减小,扩散燃烧累积放热率增大;燃烧参数的变化是造成NOx排放升高的主要原因。     

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。     

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%。     

火花辅助压燃准维燃烧模型的建立及应用

本文采用湍流火焰传播速度模型描述火花点燃（SI）燃烧，针对单个自燃点仍采用湍流火焰传播速度模型，将所有自燃点的当量湍流火焰速度集合作为总当量湍流火焰速度用来描述压燃燃烧，进而建立了火花辅助压燃（SACI）准维燃烧模型。基于该模型研究了空气、外部废气再循环（EGR）稀释对SACI的影响，仿真和实验匹配良好。计算表明：SACI的火焰传播速度高于SI，随点火提前而增大，外部EGR稀释的火焰传播速度低于空气稀释；点火推迟或者增加外部EGR都会导致火焰前锋面面积峰值升高，衰减速度减慢，燃烧等容度减弱；稀释率相当时，空气稀释的热效率更高，但外部EGR稀释的尾气后处理更容易。     

HCNG发动机的多维数值模拟研究

利用KIVA-3V程序平台,建立起适用于不同掺氢比HCNG发动机燃烧模拟的数值模型。通过试验缸压值和燃烧放热率与模拟结果的对比,验证了该模型可靠性。利用该模型研究了0、30%和55%这3种不同掺氢比HCNG发动机燃烧过程中的缸内温度分布状态。研究结果表明,掺氢可以降低点火延迟期,提高燃烧速度和燃烧稳定性;掺氢比越高,缸内最高燃烧温度越高,不利于氮氧化物排放;可以通过增加过量空气系数、降低燃烧温度来减少氮氧化物排放。     

高温下掺氢燃气层流燃烧速度和稳定性研究

基于定容燃烧弹系统结合高速纹影技术,研究了初始温度为450 K,初始压力为0.2 MPa,氢气含量为50%,70%和80%,当量比为0.7～1.4时的氢气-乙醇-空气混合燃气的层流火焰燃烧特性。对掺氢燃气的层流燃烧速度(LBV)以及火焰不稳定性进行研究。结果表明：扩大燃料中氢气的占比能提高混合燃气的LBV;氢气掺混含量为50%,70%和80%预混燃气的层流燃烧速度均在当量比为1.3下达到峰值,随后呈下降趋势。当氢气掺混含量为50%,70%和80%时,随着当量比的上升,L_b逐渐减小,在当量比为1.4左右变成负值,火焰表面出现裂纹并发展出细胞结构,火焰呈现不稳定状态。     

电控高压共轨柴油机燃用生物柴油-柴油混合燃料的燃烧特性

针对1台6缸增压中冷电控高压共轨柴油机,在不改变原柴油机结构和喷油参数的条件下,研究了生物柴油的掺混比例对发动机燃烧特性的影响。结果表明:小负荷时发动机有预喷射,随着生物柴油掺混比的增大,生物柴油-柴油混合燃料的滞燃期缩短、缸内最高燃烧压力下降,预喷阶段压力升高率峰值和瞬时燃烧放热率峰值减小,且对应的相位提前;主喷阶段压力升高率峰值和瞬时燃烧放热率峰值增大,且对应的相位后移。随着负荷的增大,发动机喷油策略改为单次喷射,随着生物柴油掺混比的增大,缸内最高燃烧压力下降,燃烧持续期缩短,压力升高率峰值略有增大,瞬时燃烧放热率峰值逐渐减小且对应的相位前移。两种不同负荷条件下,随着生物柴油掺混比的增大,混合燃料的指示热效率逐渐下降。     

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。     

燃料改性与进气预处理降低甲醇-柴油 PA Hs 的数值模拟

通过构建由228种组分和1584个基元反应组成的甲醇‐柴油 PAHs计算模型,研究了燃料改性方案、空气稀释比以及过量空气系数、初始温度,初始压力对甲醇‐柴油PAHs的影响。结果表明,甲醇‐柴油PAHs模型能准确预测甲醇‐柴油燃烧过程中的反应温度,甲醇摩尔分数,反应中间产物CO ,CO2,O2浓度随时间的变化规律和着火延迟。通过进气预处理,降低空气稀释因子可以有效降低甲醇‐柴油燃烧过程中 PAHs的浓度;采用氢气、甲烷作为燃料添加剂进行燃料改性可以有效改善油气混合,提高火焰温度和火焰的绝热燃烧速度,有利于 PAHs的氧化分解。提高过量空气系数可以增加反应中间产物H和OH自由基的数量,降低芳香烃各组分的浓度;提高反应的初始温度,降低反应初始压力,使得燃烧化学反应始点提前,有利于降低PAHs的浓度。     

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。