基于可视化装置的柴油机喷雾燃烧过程试验研究

利用喷雾燃烧多功能动态可视化试验装置,获得了清晰直观的燃烧室内喷雾燃烧过程图片,分析研究了两种燃烧室对喷雾和燃烧过程的影响。结果表明:燃烧室内喷雾贯穿力比涡流和挤流强,喷雾以近似直线形式扩展到凹坑壁后,大部分随涡流方向扩展;火焰首先在靠缩口型燃烧室中心处出现,而圆柱型燃烧室则在靠凹坑上边缘处出现;缩口型燃烧室比圆柱型燃烧室燃烧结束得稍早,燃烧性能更好。     

2135G柴油机采用紊流型燃烧室的研究

针对国内柴油发电机组广泛使用的１３５系列柴油机普遍存在的燃油消耗率高，排放差的问题，开发了了种四角缩口ω紊流型燃烧室燃烧系统。在２１３５Ｇ型柴油机上的试验表明，在不改变原机进气系统的条件下，利用燃烧室的特殊结构在压缩行程后期可产生很强的挤流和紊流，加快了缸内混合气的形成和燃烧速度，缩短了扩散燃烧过程，使柴油机的燃油经，烟度及ＮＯＸ排放有了很大的改善。     

汽油射流燃烧技术的研究

研究射流燃烧理论，将其应用于汽油机燃烧室的独特结构设计中，由于该结构在燃烧室内能产生强烈紊流和大量微涡流，因此能稳定地点燃较稀混合气，加快燃烧速度，大幅度提高压缩比，能够获得突出的节油效果和先进的动力性及排放指标。     

高增压直喷式柴油机发展研究的课题

本文说明缸径105毫米至185毫米的6种直喷式高功率柴油机发展工作的技术成果。 采用涡流型燃烧系统能降低喷油装置承受的负荷。高增压发动机与同样尺寸的自然进气发动机相比,其涡流比必须选在较高的水平上,以补偿由于气阀凹坑引起的涡流削弱。其结果,使发动机对涡流比和喷油定时的敏感程度降低。随着缸径的增加,最佳涡流比变低,燃烧室的凹穴必须从深型变为浅型,而喷咀的孔数需增加。因此,涡流型燃烧系统对于缸径在180毫米以下的发动机更为有利。     

火花点火发动机挤气射流-紊流形燃烧室研究

本文介绍了在一台单缸汽油机上分别采用挤气射流-紊流形燃烧室和浴盆形燃烧室进行的动力性、经济性及排放指标的台架对比试验研究，同时对挤气射流-紊流形燃烧室进行了吸气涡流强度影响的试验研究。     

带空气挤压流动的直喷式高速小型柴油机燃烧改善的可能性

目前,一些汽车用直喷式柴油机的最重要的发展目标是:降低碳烟、NOx和噪声污染并尽可能提高升功率。燃料的喷射和燃烧室内的流动能够影响燃烧,而为获得较好的燃油雾化,尤其值得推荐采用多个小的喷孔。由此可缩小喷射宽度并在一定的运行状态时减少喷到燃烧室壁的燃油量。整个喷射过程对HOx和噪声的控制最好用泵-喷咀系统实现。通过挤压流动能够有效地形成燃烧室内的涡流。作为形成涡流的特别措施建议在活塞凹坑圆周上制出附加开口。喷射图像时和燃烧室内涡流的变化取决于进气螺旋气道的重新最佳化,而所期待的进气涡流的减小在全负荷提高充气系数并在宽广的转速范围内带来涡流更好的匹配司能性。而所有这些喷射装置和燃烧室的改变必须用提高工艺技术费用来换取。     

汽油机瞬态工况仿真与试验

为掌握汽油机在瞬态工况下的工作特性,建立了汽油机准维燃烧模型,编制了循环仿真程序。对某四缸汽油机稳态和瞬态加速工况进行了仿真,并通过台架试验进行验证。两者结果的对比表明,缸内燃烧压力、燃烧放热率和平均指示压力等指标的仿真与实测结果相当一致。该程序充分考虑了汽油机燃烧室内紊流流动、燃烧室形状和瞬态工况对燃烧过程的影响,可用于研究火花塞位置、燃烧室结构尺寸对汽油机燃烧过程和火焰传播的影响。     

现代缸内直喷式汽油机(十一)

(接2010年第11期)(二)丰田涡流-壁面导向分层燃烧直喷式汽油机1.前言继1996年三菱汽车公司推出世界上第一款4G93型GDI现代缸内直喷式汽油机后,日本丰田公司紧接着也推出了一款2.0L双顶置凸轮轴四气门直喷式汽油机。这种新型的直喷式汽油机采用了多项新技术,例如:采用涡流控制阀调节进气涡流强度的螺旋进气道、活塞顶具有渐开线形状的燃烧室凹坑以及采用先进的电子节气门的发动机管理系统等。     

漫谈铃木摩托车用发动机的开发（二）

TSCC(双涡流燃烧室)发动机铃木公司于1979年开发了更体现其个性的四气门GSX系列发动机,其中采用了双涡流燃烧室。双涡流燃烧室是为既要满足苛刻的美国排放法规,又要追求高性能指标而研制出的能提高吸气效率和燃烧效率的结构。双涡流燃烧室由两个半球构成,使之产生两股涡流,和在吸、排气侧两处设置的挤气面积相配合,以充分利用来自两方的挤气流,火花塞配置在燃烧室的中央,活塞是平顶的。上述种种特征都对提高燃烧速度     

涡流比对非单坡屋顶型燃烧室发动机燃烧性能的影响

鉴于在中型发动机市场对柴油机排气后处理的费用较为敏感,计划将John Deere 4045柴油机转换成具有较高EGR水平的汽油机。这一转换出现了一些轻型汽油机中从未遇见过的挑战,因为扁平式气缸盖中需要适应柴油机的气道,所以不能产生最佳的缸内紊流。随着气缸尺寸的增加,还容易发生爆燃和不完全燃烧现象。另外,用于减少爆燃的高度稀燃措施会使燃烧速率减缓。为了提高燃烧速率,采用不同的涡流水平进行了试验研究。用1种能实现不同气道遮蔽度的四气门缸盖进行的试验表明,提高涡流比可以缩短燃烧持续时间,但是,为了达到要求的涡流比,所需要的泵气功会相应增加。采用两气门缸盖可以克服四气门缸盖气道遮蔽时中出现的喘气问题。两气门缸盖采用低涡流气道设计可产生类似的涡流比,而采用高涡流气道设计时产生的涡流比是低涡流气道的2倍。试验结果阐明了1种涡流比与传热之间的折衷办法。虽然高涡流气道能稍微提高EGR的裕度和燃烧速率,但会使传热和泵气功显著增加,从而导致总效率下降。存在1个最佳的涡流比,可以通过改善燃烧速率和EGR裕度来克服泵气功和传热损失。     

涡流室式火花塞改善了燃烧过程

在火花点火发动机中,较快的和最均匀的能量转换,能够由涡流室式火花塞来完成。在发动机的燃烧过程中,能量的转换必须是最迅速和最均匀,以便实现进一步降低燃油消耗和废气排放。由Bosch公司研制的涡流室式火花塞,有一个小室,其上有一个中心喷孔和4个切向喷孔见图1,在压缩冲程时可使进入到小室中的混合气产生涡流。涡流使燃烧迅速地发生,产生出5股火焰喷射束,可在主燃烧室中确保良好的燃烧。发动机的试验表明,发动机的运转比使用常规火花塞更加平稳。并提高较低的部份负荷范围和暖车时的热效率。     

点火位置对汽油转子发动机燃烧过程的影响

以点燃式汽油转子发动机为研究对象,建立了相应的湍流和燃烧模型,实现了发动机工作过程的三维动态模拟,并利用试验结果进行对比验证。在此模型基础上,模拟计算和分析了4种不同点火位置对缸内压力、温度、火焰传播及NO_x生成的影响。结果表明:点火位置选择在燃烧室中轴线上,与转子凹坑中心位置重合,能优化燃烧,获取较大的功率;在燃烧室后部点火时,燃烧初期火焰传播速度快,压力升高率大,但是受限于燃烧室后部燃料少,压力峰值不高,且NO_x的生成量偏高;在燃烧室前部点火时,在补燃期阶段燃烧速度最快,但是点燃后压力升高阶段的燃烧效率一般;点火位置位于燃烧中轴线两侧错位排布时,燃烧效率低下导致压力峰值最低,同时NO_x的生成量稍高;一定工况下,双点火位置的坐标分别为(10 mm,-56 mm,-37.2 mm)和(-10 mm,-56 mm,-37.2mm)时,该发动机能获得最大的功率且NO_x生成量较少。     

什么是均质燃烧与层状燃烧

缸内直喷式汽油机正在不断普及 ,均质燃烧和层状燃烧是很重要的内容。按照发动机的运转工况灵活地运用这两种燃烧方式可同时实现最大功率输出和最低油耗率。 均质燃烧即为普通燃烧方式 ,燃料和空气混合形成一定浓度的可燃混合气 ,整个燃烧室内混合气的空燃比是相同的 ,经火花塞点燃燃烧。这种燃烧方式使燃料和空气充分混合 ,燃料完全燃烧 ,从而获得大的输出功率。为使混合气更加均匀 ,需要横向的紊流和纵向旋转气流。如三菱采用直立进气道产生反向旋转气流 ;丰田和日产除用立式进气道产生旋转气流外还采用紊流控制阀形成紊流。均质燃烧的特…     

用LDA研究柴油机涡流室内空气运动

本文介绍了采用二维氩离子ＬＤＡ（激光多普勒测速仪）对柴油机涡流室内空气运动特性的最新测试结果。测量结果表明：涡流室内气体平均速度及紊流强度仅为发动机曲轴转角的函数，在上止点附近随发动机转速升高，最大值出现时刻相对曲轴转角位置基本保持不变。这一点区别于使用ＨＷＡ（热线风速仪）对涡流室的测量。吊钟型涡流室内的空气涡流以刚体涡流为主。本文描述了吊钟型涡流运动中涡核的运动轨迹，提出了进一步改进涡流燃烧系统     

内燃机缸内进气涡流强度对局部传热的影响

试验研究了内燃机缸内进气涡流强度对局部传热的影响。在不同的进气涡流强度和功率条件下测量了ω型活塞燃烧室表面瞬态热流 ,并根据测试结果计算了表面换热系数。结果表明 ,进气涡流强度直接影响着热流的分布 ,适度增强进气涡流强度有利于改善燃烧过程 ,降低燃油消耗率和活塞热负荷。     

缸内高压直喷天然气发动机燃烧过程数值研究

以直喷天然气发动机为研究对象,基于正庚烷-甲烷化学动力学机理对发动机的燃烧过程进行了三维数值模拟,并对NO_x,CO和炭烟的排放趋势进行了预测。结果表明:对于缩口燃烧室,随着燃烧室凹坑深度的减小和燃烧室喉口直径的增大,天然气扩散燃烧火焰的传播速度越快,指示热效率越高。在燃烧室总深度相当的情况下,直口燃烧室形成的气流运动对天然气扩散火焰传播的促进作用小于缩口燃烧室,且对于直口燃烧室,采用较小的凹坑深度和较大的喉口直径不利于天然气在前期预混燃烧阶段的火焰传播,从而导致指示热效率的降低。采用缩口设计,减小燃烧室凹坑总深度和增大燃烧室凹坑的直径会导致NO_x排放的增加,但有利于CO和炭烟的控制。因此,对于高压直喷天然气发动机,采用缩口燃烧室设计有利于热效率和排放的兼顾,但是需要各个燃烧室尺寸的合理配合。     

活塞形状对点燃式天然气发动机性能的影响

结合天然气发动机的性能优化,在一定压缩比下,设计了两种不同形状的燃烧室,对缸内气体流动及燃烧过程进行了数值模拟,并在台架上进行了试验验证。模拟得出了不同结构燃烧室的湍动能、火焰前锋面位置、燃烧放热率等,结果表明,中心凹陷燃烧室效果较好,与中心凸起燃烧室相比,产生的湍流强度较大,燃烧速度更快,克服了天然气燃烧速度慢的缺点,因此动力性和经济性较好,然而NO排放量也较大。     

燃烧室几何形状对柴油机燃烧的影响

在汽车直喷式柴油机上,研究不同燃烧室几何形状对燃烧的影响,特别是收口ω燃烧室的影响。 两个普通ω燃烧室和一个收口ω燃烧室,在燃烧过程,发动机性能和排放方面进行比较。由于收口ω燃烧室的燃油喷射到温度较高的气缸壁上,因而减少了着火延迟。 由各个燃烧室紊流特性分析表明,这种燃烧室由于气缸中速度较高,紊流也伴随增加,因而促进了燃烧。从气缸中气体取样分析说明,收口ω燃烧室碳烟较少。通过推迟喷油定时,可使燃油经济性和排放较好。     

用高速摄影与纹影摄影法观察直喷式柴油机中的燃烧过程

本文对一台直喷式柴油机燃烧过程的直接与纹影照像进行了研究。并用两者的对比和缸内压力测量来对混合特性、着火与燃烧过程做了分析,还对各种缸内空气运动所导致的不同燃烧特性也进行了观察。看来,喷射在燃烧室壁上的燃油雾注模型与缸内空气运动相配合似乎对混合过程具有影响。观察了燃油雾注的发展过程,并同某些理论计算做了比较。对在预混合与扩散燃烧期间,紊流对燃烧的作用有了认识,尤其是涡流对扩散燃烧期的影响也得到了进一步的证实。     

燃烧室凹坑形状对汽油转子发动机燃烧过程的影响

针对转子发动机缸内燃料燃烧效果不佳的问题,以一款预混式汽油转子发动机作为研究对象,采用计算流体力学的方法,建立转子发动机缸内流动与燃烧的三维数值仿真模型,并利用试验结果进行了对比验证.在此基础上,选取敞口式、直口式和缩口式3种不同类型的燃烧室凹坑,研究了燃烧室凹坑形状对缸内压力、温度、火焰传播及NO生成的影响.结果表明...