多线程技术在汽油机峰值压力测量中的应用

峰值压力是研究汽油机燃烧特性的一个重要参数,本文介绍了多线程技术在汽油机峰值压力测量中的应用,为气缸压力的测量提供了一种新的方法,为汽油机燃烧特性的进一步研究提供了条件.     

甲醇发动机燃烧特性研究

甲醇发动机开发过程中发动机的燃烧特性研究至关重要,为了获得最佳的发动机性能,对进气道喷射甲醇发动机的燃烧特性进行了试验研究,并与汽油机进行了对比。结论显示:在相同循环油量的条件下,与汽油机相比,甲醇发动机的燃烧速率较快,压力升高量较大,燃烧压力峰值较高,着火延迟期短,下止点附近缸内平均温度较低,循环变动较小,泵气损失小,摩擦损失大,有效热效率可提高4%～5%。     

基于两阶段燃油喷射的直喷汽油机离子电流特性的试验

基于两阶段燃油直喷的汽油机研究了首次喷油时刻、第2次喷油时刻、两阶段喷油比例以及点火时刻对起动首循环缸内燃烧离子电流特性的影响.分析了不同燃烧边界条件下直喷汽油机缸内燃烧反相离子电流峰值及其相位的变化,进而探讨了缸内压力及放热率之间的关系.此外,分析了分层燃烧直喷汽油机典型燃烧情况下的离子电流波形特征,并且对比了分层混合气和均质混合气燃烧模式下离子电流波形特征.结果表明,调整首次喷油时刻、第2次喷油时刻以及两阶段喷油比例主要是改变缸内混合气形成特性,尤其是火花塞附近的局部混合气浓度,影响了火焰传播速度,进而也影响了形成的离子电流的强弱.提前和推迟点火时刻均导致反相离子电流峰值减小.另外,4种典型的燃烧(失火、部分燃烧、伴有后燃以及正常燃烧)情况下,离子电流波形特征有着显著的差异,且反相离子电流峰值和积分信号在4种情况下依次增大,伴有后燃的情况下在做功冲程后期再次出现离子电流峰值波形.     

用火花塞光纤传感器对爆震燃烧的试验研究

本文应用自行研制的火花塞光纤传感测量系统对 ＢＪ４９２Ｑ汽油机爆震燃烧进行测量和研究,同时用压力传感器、振动传感器进行对比,分析了爆震燃烧时火焰光辐射的变化情况。正常燃烧时,ＣＨ（４３１．５ｎｍ）、Ｃ２（５１６．５ｎｍ）、Ｈ２Ｏ＊（５８８ｎｍ自由基的光强曲线出现双峰值,着火延迟期内为自由基光辐射。爆震较强工况,只出现一个光强峰值,主要是碳粒子热辐射,峰值处出现剧烈波动,相位提前,无自由基的光辐射。压力曲线与光强曲线有很好的一致性。试验表明,火花塞光纤传感器抗干扰好,成本低,工作可靠,信号强,完全可用于爆震测量。     

用光纤燃烧传感器测量汽油机的燃烧时间参数的研究

本文介绍了一个光纤燃烧传感器及ＯＭＡ４光多通道分析仪组成的测量系统，用以测量汽油机燃烧火焰光谱。光谱分析结果再次证实了燃烧火焰中ＣＨ（４３１．５ｎｍ），Ｃ２（５１６．５ｎｍ），Ｈ２Ｏ（５８９ｎｍ）等自由基的特征光谱同Ｃ粒子的热辐射连续光谱叠加在一起，构成了火焰光谱。根据光谱曲线中Ｈ２Ｏ光强峰值变化，可以确定汽油机燃烧过程中重要的时间参数：着火延迟期和燃烧持续期。由于汽油机燃烧循环变动大，与单色仪和ＢＯＸＣＡＲ积分平均器组成的测量系统相比，光纤燃烧传感器＋ＯＭＡ４用光多通道分析仪系统测量汽油机燃烧火焰光谱，测量精度高，工作效率高。     

柴油喷射压力对HCII燃烧过程影响的可视化

均质混合气引燃(HCII)的燃烧方式融合了柴油机与汽油机的优点,具有提高发动机指示热效率、改善排放的潜力.通过光学发动机,采用高速摄影和燃烧分析系统,研究纯柴油(缸内直喷)与汽油均质混合气柴油引燃两种工作模式下柴油喷射压力对燃烧特性的影响.结果表明:随着柴油喷射压力的提高,两种燃烧模式的燃油雾化质量改善,滞燃期缩短,着火时刻提前,缸内压力和放热率峰值增大,峰值位置提前,同时着火面积增大,燃烧速率加快.在相同柴油喷射压力下,HCII燃烧模式的着火点较为分散,着火时刻相比纯柴油更早,但火焰发展初期速度较慢.纯柴油模式在各喷射压力下均有扩散燃烧特征,中、高喷射压力时扩散燃烧现象更加明显,HCII燃烧模式在低喷射压力下为预混合燃烧和扩散燃烧共存.中等喷射压力下,视窗内分布大片蓝色火焰,着火面积较大,为典型的预混燃烧.高喷射压力下,前期燃烧主要为汽油均质混合气的预混燃烧,放热率峰值点之后以柴油的扩散燃烧为主.     

进气道喷水对汽油机爆震和缸内燃烧过程影响的仿真分析

以一台1.5 L气道喷射汽油机为研究对象,根据汽油机台架试验结果与喷水器喷雾特性,利用AVL FIRE软件建立了进气道喷水汽油机三维模型,仿真分析了水雾的发展过程与分布状态,研究了4组喷水量对汽油机爆震和缸内燃烧过程的影响规律。结果表明,水雾发展至气门附近即被蒸发,仅有少量水雾以液态形式进入缸内。随喷水量增加,爆震指数降低,降幅达33.70%,缸内温度与压力曲线逐渐向后、向下移动。喷水量为13.186 mg时缸温峰值与不喷水相比下降20.27 K,缸压峰值降低0.48 MPa。缸内进水量低于喷油量的5%时,水雾对爆震和缸内燃烧过程影响微弱。喷水对速燃期影响效果更显著。随喷水量增加,火焰传播速度降低,速燃期延长,累积放热率曲线后移,总燃烧持续期共延长2.5°曲轴转角。     

富氧条件下汽油机燃烧过程数值模拟与试验研究

本文采用数值模拟和试验的方法研究进气中O<,2>体积分数对汽油机燃烧特性的影响.根据湍流的分形特征,应用分形理论计算了湍流燃烧速度和质量燃烧率等.试验对一台单缸汽油机分别提供O<,2>(氧气)体积分数为21%、23%、25%、27%和29%的富氧空气,分析缸内压力及放热率.借助VB语言编制计算程序,进行了计算与试验对比分析.     

喷孔夹角对直喷汽油机混合气形成与燃烧特性的影响

基于试验验证了喷雾模型和燃烧模型,采用CFD技术研究了喷孔夹角对直喷汽油机喷雾发展、混合气形成以及缸内燃烧特性的影响.研究结果表明,增加喷孔夹角,减小喷雾之间相互作用,有利于燃油雾化,改善了缸内混合气及缸内燃烧,提高了缸内压力和放热率.喷孔夹角大小的选择直接影响直喷汽油机缸内混合气质量与燃烧优劣.     

爆燃燃烧对火焰辐射光变化的影响

应用火花塞光纤传感测量系统对BJ492Q汽油机爆燃燃烧进行测量和研究,分析了爆燃燃烧时火焰光辐射的变化情况。正常燃烧时,CH（431．5nm),C2(516.5nm),H2O(588nm)自由基的光强曲线出现双峰值,着火延迟期内自由基光辐射。爆燃较强工况时,只出现一个峰值,主要是碳粒子热辐射,峰值处出现剧烈波动,相位提前,无自由基的光辐射。试验表明,火花塞光纤传感器完全可用于爆燃测量。     

Combustion and emissions behaviour for ethanol–gasoline-blended fuels in a multipoint electronic fuel injection engine

The study investigated the combustion and emissions of a gasoline engine using ethanol–gasoline blends. The results indicated that the peak cylinder pressure of E10 is evidently lower, but that of E20 is identical to that of gasoline. At lower engine loads, the combustion velocity of gasoline is faster, and the peak heat release rate (HRR) is higher than that of the blends, but at higher engine loads, E20 shows faster combustion velocity and a little higher peak HRR. The brake thermal efficiency of the blends is almost similar to that of gasoline, but the brake-specific fuel consumption of the blends is slightly higher. With the increase in ethanol content in the blends, CO evidently decreases, HC slightly increases at high engine loads, and NOx depends on the engine operating conditions as well as the ethanol content. The acetaldehyde of the blends is evidently and the ethanol is slightly higher than that of gasoline.     

柴油/汽油反应活性控制压燃发动机喷油协调控制与排放特性研究

对某4缸高压共轨柴油机进气道进行改造,搭建了柴油/汽油双燃料反应活性控制压燃(reactivity controlled compression ignition,RCCI)发动机专用试验台架,设计了柴油/汽油双燃料RCCI燃烧汽油喷射控制策略,实现了全工况下汽油与柴油的协调喷射控制,系统地研究了不同运行工况下,不同汽油替代率对柴油机燃烧与排放性能的影响规律。结果表明:采用柴油/汽油双燃料RCCI燃烧控制策略,发动机可在其运行工况范围内实现高效清洁燃烧,随着汽油替代率的增加,发动机缸内最高压力逐渐增大,缸压峰值出现时刻推迟,放热率峰值降低,燃烧持续期延长,燃油消耗率降低,有效热效率升高,全碳氢、CO排放增加,NOx和碳烟排放降低。     

Experimental Investigation on the Effect of Blending Ethanol on Combustion Characteristic and Idle Performance in a Gasoline Rotary Engine

Rotary engine is an ideal electric vehicle range extender.However,the combustion chamber of rotary engine is very narrow and long at the top dead center,which is detrimental to fuel combustion performance.In order to improve its economic and emission performance,this paper built an ethanol/gasoline dual-fuel rotary engine test bench,and the combustion and emission performance of gasoline rotary engine under five ethanol blending ratios were studied.The experimental results showed that,when the fuel pulse width is not adjusted,since the calorific value of ethanol is lower than that of gasoline and the latent heat of vaporization of ethanol is higher than that of gasoline,the addition of ethanol in gasoline lowers the peak pressure.When the ethanol blending ratio reaches 30 vol%,the pressure curve shows a distinct double peak.Under the theoretical air-fuel ratio condition,mixing ethanol in gasoline increases the heat release rate,shortens the combustion duration while prolonging delay period.After blending ethanol,HC,CO and NO_x emissions have been reduced under various operating conditions.Excessive ethanol blending ratio increases NO_x emissions and increases cycle variation coefficient.When the ethanol blending ratio is 15 vol%,it has better power ability while maintaining low cycle variation coefficient and emissions.     

Comparisons of hydrogen and gasoline combustion knock in a spark ignition engine

Combustion knock is one of the primary constraints limiting the performance of spark-ignition hydrogen fuelled internal combustion engines (H2-ICE) as it limits the torque output and efficiency, particularly as the equivalence ratio nears stoichiometric operation. Understanding the characteristic of combustion knock in a H2-ICE will provide better techniques for its detection, prevention and control while enabling operation at conditions of improved efficiency.

Engine studies examining combustion knock characteristics were conducted with hydrogen and gasoline fuels in a port-injected, spark-ignited, single cylinder cooperative fuel research (CFR) engine. Characterization of the signals at varying levels of combustion knock from cylinder pressure and a block mounted piezoelectric accelerometer were conducted including frequency, signal intensity, and statistical attributes. Further, through the comparisons with gasoline combustion knock, it was found that knock detection techniques used for gasoline engines, can be applied to a H2-ICE with appropriate modifications. This work provides insight for further development in real time knock detection. This would help in improving reliability of hydrogen engines while allowing the engine to be operated closer to combustion knock limits to increase engine performance and reducing possibility of engine damage due to knock.     

四气门汽油机低速低负荷燃烧过程的试验研究

在发动机试验台上,用CB-466燃烧分析仪对四气门汽油机低速低负荷燃烧压力循环变动进行了试验研究。试验结果表明,转速不变时,随着负荷的增加,指示热效率逐渐增加,达到最大值后又逐渐减小,最高燃烧压力及其标准偏差和平均指示压力逐渐增加,最高燃烧压力循环变动率和平均指示压力循环变动率则随之减小;中等负荷与小负荷相比,最高燃烧压力循环变动率减少了28.3%,平均指示压力循环变动率减少了47.6%。在负荷不变的条件下,随着转速的增加,指示热效率逐渐增加,低转速时的指示热效率仅为中等转速时的指示热效率的57.4%,最高燃烧压力随之减小,最高燃烧压力循环变动率、平均指示压力及其标准偏差和平均指示压力循环变动率逐渐增加。平均指示压力循环变动率与最高燃烧压力循环变动率相比较小,平均指示压力循环变动率仅为最高燃烧压力循环变动率的37.1%。     

富氧条件下汽油机燃烧反应参数及动力性能研究

从燃烧化学角度,对汽油发动机的燃烧过程进行分析,利用化学平衡原理,对富氧燃烧状态下的空燃比、燃油燃烧热值及燃烧温度进行分析计算,进行不同氧气浓度空气助燃下发动机系列试验,对富氧状态下发动机的动力性能及气缸压力进行对比分析。结果表明,富氧燃烧能够提高燃油燃烧的的理论热值,提高发动机气缸压力,进而使发动机输出转矩增加。     

汽油转子发动机燃烧过程模拟技术研究

建立了汽油转子发动机燃烧过程的数学模型;基于实验数据,考察了往复式汽油机湍流燃烧速率计算经验式在汽油转子发动机中应用的不适用性,并对其进行了修正;将建立的燃烧模型和修正后的湍流燃烧速率计算公式用于预测汽油转子发动机燃烧室内气体压力和平均指示压力,预测与测量结果基本吻合。结果表明：建立的汽油转子发动机燃烧过程数学模型和修正后的湍流燃烧速率计算公式准确,可用于汽油转子发动机性能模拟研究。     

双色法在内燃机燃烧诊断中的应用

系统介绍了双色法的测量原理,阐述国内外双色法在内燃机燃烧火焰分析方面的具体应用。经过多年研究,双色法已成功应用于柴油机燃烧诊断,利用燃烧火焰中实际存在的碳粒,可测量柴油机火焰的温度分布和碳烟浓度分布。汽油机属于无焰燃烧,燃烧过程只产生少量的碳烟,直接应用双色法具有较大难度,国内外可见文献较少,本文介绍了关于双色法汽油机测温的实例。     

代理汽油在均质压燃内燃机中燃烧特性的模拟研究

在均质压燃（HCCI）内燃机中,燃烧主要由化学动力学控制。研究燃料的化学动力学反应机理对了解和控制HCCI具有重要意义。本文利用CHEMKIN多区模型,研究了由正庚烷、异辛烷和甲苯混合而成的代理汽油的燃烧特性。计算结果显示,多区模型弥补了单区模型中出现的温度压强陡升缺点,能更好地反映缸内真实燃烧过程。多区温度分布区间越广,则燃烧提前,燃烧持续期长。各区NOx排放和温度分布趋势类似。HC和CO排放主要集中在燃烧不完全的第1区。     

稀燃条件下甲醇汽油发动机燃烧和排放特性的试验研究

在一台汽油缸内直喷(GDI)增压发动机上,研究了稀燃条件下燃用不同甲醇汽油混合燃料的燃烧特性和排放特性。试验结果表明:稀燃条件下,随混合气浓度逐渐变稀,当量燃油消耗率呈现出先降低后升高的趋势,并且随着甲醇比例的增加,当量燃油消耗率增加,但均低于原机。在混合气逐渐变稀的过程中,燃烧时缸压峰值和燃烧温度总的变化趋势是逐渐降低,而燃烧持续期和循环变动率逐渐升高。稀燃条件下,CO排放量逐渐降低,碳氢化合物排放呈先降低后增加的趋势。NO_x排放量总的变化趋势是先增大后逐渐降低,随着甲醇体积分数的增加,NO_x的排放量逐渐降低,且3种甲醇、汽油混合燃料的NO_x和CO排放量都低于汽油燃料。