单孔主动预燃室火焰射流机理研究

基于单孔主动预燃室,研究了火焰射流的形成机理。在圆形自由紊动射流理论的基础上,提出了单孔主动预燃室点火的火焰射流贯穿距随时间变化的经验公式。该经验公式可以通过射流锥角、预燃室喷口直径和射流在预燃室喷口处的初速度预测射流贯穿距。通过主动预燃室的定容燃烧弹试验和CONVERGE仿真验证,该经验公式所预测的射流贯穿距和反向求得的射流初速度与实测值吻合,最大相对误差分别为6.92%和5.82%。认为此公式能够正确预测单喷孔主动预燃室的射流贯穿距,对于优化预燃室结构以实现更高效地点火,继而提升内燃机的理论热效率具有参考意义。     

预燃室射流点火装置的设计与性能研究

为改善天然气发动机燃烧特性,设计了用于射流点火的内置式半球型四孔预燃室,利用全燃烧场可视的快速压缩机(RCM),采用同步压力传感器和高速摄影机进行了点火燃烧试验研究,并与传统火花点火对比分析。结果表明,采用本文设计的预燃室射流点火装置能达到强化点火、加速燃烧的明显效果。相比于传统火花点火,预燃室式射流点火的滞燃期和燃烧持续期缩短,最高燃烧压力和最大累计放热量提高,且随着负荷的增大,性能改善幅度增加。在大负荷工况下,滞燃期和燃烧持续期均约缩短了55%,最高燃烧压力和最大累计放热量分别提高7%和10%。此外,预燃室式射流点火方式的点火和燃烧稳定性优于传统火花点火,滞燃期和最高燃烧压力波动极小。高速摄影的结果表明,预燃室式射流点火在主燃室内快速产生沿喷孔方向高速发展的射流火焰,引发迅速燃烧,而传统火花点火呈现火焰缓慢传播燃烧形态。     

基于两级高能点火和被动预燃室的高压缩比汽油机燃烧及排放特性研究

基于一台自然吸气缸内直喷汽油机,研究了高能点火、被动预燃室和两者结合对当量比和稀薄燃烧工况下燃烧与排放特性的影响。结果表明,高能点火结合被动预燃室,能够在小负荷工况下显著降低循环波动、缩短点火延迟期和燃烧持续期,两者效果相互叠加,能够进一步提高热效率。高能点火的被动预燃室可将稀燃极限由1.4小幅拓宽至1.5～1.6之间;在当量比工况,可使热效率相对提升最高达17.9%。而在大负荷工况下,高能点火结合普通火花塞或被动预燃室均对燃烧性能无明显提升作用。对于排放性能而言,高能点火对于排放性能的影响较小,而被动预燃室对排放影响更为显著;小负荷工况下,被动预燃室倾向于降低NOx排放;中大负荷工况下,被动预燃室倾向于增加NO_x排放;两种负荷下,受到火焰淬熄和燃油撞壁作用的影响,被动预燃室的HC排放相比普通火花塞均略有升高。     

主动射流点火天然气发动机的燃烧控制策略

本文研究了天然气发动机主动射流点火模式下喷射压力和喷射脉宽对射流燃烧特性的影响。试验条件为：保持进气道压力为0.08 MPa、进气道天然气喷射脉宽为18 ms、调整射流室天然气主动喷射压力从0.5 MPa依次增加到3.0 MPa,增量间隔为0.5 MPa,主动喷射脉宽从1 ms依次增加到5 ms,增量间隔为1 ms。发动机的转速为800 r/min,点火时刻为-24°CA ATDC。试验结果表明,相比于被动射流点火,主动射流点火可提高峰值放热速率,加速燃烧。主动喷射压力和脉宽过低时,循环波动率（COV）大;随着主动喷射压力或脉宽增加,燃烧稳定（COV<1.5%）;继续增加主动喷射压力或脉宽对燃烧稳定性的影响不大。随着主动喷射压力和脉宽的增大,发动机峰值压力和峰值放热速率增加,初始阶段燃烧速度加快,但整体燃烧持续期变长。在固定点火时刻条件下,较低的主动喷射压力和脉宽实现更高的发动机指示热效率。主动喷射压力为0.5 MPa,主动喷射脉宽为2～5 ms时,发动机取得最高的指示热效率,优化后的指示热效率提高了2.8%。     

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。     

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...     

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。     

现代汽油机爆震控制技术与检修

一、爆震及爆震的影响因素 （一）爆震产生的机理和危害 爆震是发动机工作时一种不正常燃烧的现象。一般的爆震是因为燃烧室内混合气点火后,火焰波传播过程中,远程未燃混合气在高温和高压的环境下自燃（高温主要来自火焰波热辐射、高压主要是来自于被已燃混合气的膨胀所压缩）,     

降低汽车发动机排放的技术

从机内净化技术，机外净化技术和应用清洁燃料等方面讨论了降低汽车发动机排放技术，对车用发动机分层充气预混合稀薄燃料（MPFI）、汽油机直喷燃烧（GDI）和均质混合压缩点火式燃烧（HCCI）等燃烧技术，选择催化还原剂（SCR）、NOx存储器还原催化系统（NSR）、等离子体辅助催化剂等新的稀燃NOx催化剂和微粒处理系统，通过这些技术的综合运用达到不断严格的排放标准和环保要求。     

点火模式对增压稀燃LPG发动机燃烧特性的影响

使用三维仿真软件AVL-FIRE建立了增压稀燃LPG发动机缸内燃烧模型,对模型进行了数值仿真.分析了单、双火花塞不同点火模式对发动机工作过程的影响并通过实验得到验证.结果表明:采用双火花塞点火与单火花塞点火相比,缩短了火焰传播距离,增强了缸内涡流,加快了火焰的传播速度,减轻了爆燃,降低了排气温度,提高了热效率,使发动机具有较好的动力性和燃料经济性.     

天然气发动机缸内湍流流动的CFD研究

提出了一种新的压燃式天然气发动机燃烧系统,采用CFD软件对不同燃烧室几何参数下的缸内湍流场进行了模拟计算。结果表明,通道直径从8 mm增加到14 mm时,燃烧室内湍动能有所减少,但湍动能分布变得更加均匀,且副室中心区域的湍动能增加;通道倾角从40°增大到60°时,副室内中心区域的湍动能增加;此外,通道位置和副燃烧室形状对湍流运动也有一定的影响。     

GDI发动机工作过程三维数值模拟

对某缸内直接喷射（GDI）汽油机部分负荷时的喷油、混合气形成及燃烧过程进行模拟,分析了SOI为500、540°CA两种喷油正时对混合气形成和分布的影响及不同点火正时对燃烧性能和排放性能的影响。模拟结果显示,在SOI=500°CA时,混合气分布比较理想,达到了分层稀燃的目标;NOx是高温下的产物,推迟点火可以使NOx排放物减少;当负荷一定时,CO排放物只与空燃比有关,点火提前角对其影响不大。     

缸内直喷汽油机可变配气实现SICI组合燃烧方式的试验研究

在一台装有双凸轮和可变正时机构的4缸直喷汽油机上进行了内部EGR率对理论空燃比下SICI模式的燃烧和排放影响的试验研究.结果表明,在小升程凸轮下,负气门重叠(NVO)角度在150°～50°CA范围内时,能够实现稳定的SICI燃烧.随着NVO角度的减小,内部EGR率减小,SICI燃烧的稳定范围向高负荷拓展,最佳点火角推迟...     

预喷射对生物柴油发动机燃烧及排放特性影响研究

研究了不同预喷条件下满足国Ⅴ排放的高压共轨柴油机燃用混合燃料BD20（含80％体积分数的国Ⅴ柴油和20％体积分数的餐饮废油制生物柴油）的燃烧及排放特性。结果表明：采用预喷射后滞燃期有所缩短,燃烧持续期有所增大。相比于预喷间隔,预喷油量对滞燃期及燃烧持续期的影响更为显著;预喷射显著减小了主燃烧的压力升高率,改善了燃烧的剧烈程度,且低负荷取较小预喷间隔、高负荷取较大预喷间隔效果较优;采用预喷射后NO x 排放均有所降低,大部分预喷射条件下PM 排放有所增加,各负荷均存在着较佳预喷射方案,可以同时改善NO x 及PM 排放。     

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.     

沥青燃烧性能测试中试样尺寸的研究

摘要：分别制作不同尺寸的沥青、阻燃沥青试样，利用数显氧指数仪测试其点火时间和燃烧时间，分析试样尺寸对沥青燃烧性能测试的影响，提出利于沥青燃烧性能测试的合理试样尺寸。试验结果表明：截面尺寸为4mm×6mm或4mm×7mm，长度取80ram—100mm的小尺寸沥青试样燃烧性能测试结果规律性、重现性较好，更能合理表现沥青的燃烧性能。     

电极间隙对离子电流的影响研究

采用不同间隙的电极测量定容燃烧弹中当量空燃比的天然气—空气混合气燃烧产生的离子电流,通过高速摄影仪拍摄火焰纹影照片,同时记录下燃烧室压力,对比燃烧室压力、火焰照片与离子电流发现,设计的测量电极可以检测离子电流,测量电极间隙的大小不影响离子电流曲线的形态,但随着电极间隙的增大,离子电流幅值减小,电流出现时间推后。     

进气道对增压汽油机流动特性及性能的影响

基于某款增压发动机,通过C FD软件对不同进气道的进气组织及燃烧过程进行模拟计算,并分析了气道对发动机着火特性和燃烧参数的影响。研究结果表明：减小气道拐角半径 R或进气门直径,均可提高发动机滚流比和湍流强度;火花塞处较低的湍动能强度不利于火焰中心的形成;湍动能较强区域位于燃烧室中间区域更有利于点火之后火焰向四周迅速传播,优化了发动机的燃烧过程。     

甲醇发动机缸内EGR分层的研究

针对一台具有螺旋进气道的点火式甲醇发动机,采用进气道加装EGR管的方式实现了EGR和新鲜充量的分开引入。应用CFD仿真软件Fire模拟了不同EGR通入时间、不同燃烧室凹坑形状等对EGR分层的影响。结果显示,加装EGR管能够实现EGR的分层,EGR的通入时长和燃烧室凹坑形状都对EGR的分层产生影响。当燃烧室凹坑形状为浅圆柱型、新鲜充量的通入压力为100kPa、EGR通入压力为160kPa时,在300°BTDC(压缩上止点前)停止通入,能够形成火花塞周围EGR浓度低、越远离燃烧室顶部EGR浓度越高的EGR分层结构。同时,在保证EGR率和燃油消耗量相同条件下,通过改变点火提前角,分析分层EGR和均质EGR对甲醇发动机缸内燃烧的影响。分层EGR能有效地提高缸压峰值、缩短燃烧滞燃期、提前燃烧始点,有利于发动机缸内燃烧的改善。     

高原环境下油品对柴油机燃烧特性的影响研究

在模拟高原条件下,针对3种不同品质的柴油(十六烷值和馏分)对某增压柴油机的燃烧特性的影响规律进行了研究分析,并据此简要分析在高原运行时出现活塞烧蚀故障与所用油品的关系。结果显示:目前在用柴油由于其十六烷值低,柴油不易被压燃着火,滞燃期长,且初馏温度低,柴油容易蒸发,预混合燃烧期内积累的热量多,造成缸内压力的升高速率增大,燃烧过程粗暴;海拔升高,空气密度下降,柴油的着火时间延长,燃烧速度加快,最大压力升高率增大,由此产生强烈的热负荷和机械负荷冲击,容易造成活塞烧蚀。