氢气缸内直喷发动机燃烧优化及热效率提升研究北大核心CSCD

基于一台1.5 L氢气缸内直喷发动机,通过试验研究了氢气燃料的燃烧特性,分析了深度增压和喷氢时刻对燃烧及热效率的影响。研究表明:稀燃模式下,随着过量空气系数增加,缸内最高燃烧压力越来越高且对应曲轴转角提前,放热率峰值逐渐下降同时放热始点提前,放热时长变长,缸内燃烧温度和压升率下降。深度增压后,有效热效率可提升3%。靠近上止点喷射时,缸内喷射背压增加,喷射流量减小,提前喷射容易出现早燃,优化喷射策略后的有效热效率达43.5%。     

进气门早关对柴油机燃烧循环变动特性的影响

在SD2100型柴油机上安装全可变液压气门机构,采用进气门早关(EIVC)的模式可实现进气门关闭时刻(IVC)和有效压缩比(ECR)的连续可变.结果表明:随着IVC提前,ECR降低,燃烧始点推迟,最高燃烧压力降低,最高燃烧压力对应的曲轴转角推后;当ECR为13时,出现最大燃烧压力低于上止点压缩压力的现象,甚至出现不正常燃烧循环,导致燃烧循环变动率显著增大;增压匹配EIVC降低爆发压力和燃烧温度时也会出现燃烧循环变动增大的趋势;在相同的IVC条件下,过量空气系数越大,混合气浓度越低,燃烧循环变动率也越大.进一步研究表明,EIVC导致的燃烧循环变动问题与燃烧发展期Δφ密切相关,Δφ越长,燃烧重心CA 50越偏离上止点,燃烧循环变动率越大;根据Δφ的增大量,适当增大供油提前角,可显著降低燃烧循环变动率,提高指示热效率.     

内燃机燃烧放热率的典型特征参数对比以及对热-功转换效率的影响

基于汽油机多种工况的燃烧放热规律与指示热效率的实测结果,对评价内燃机热功转换过程相位的4种典型燃烧特征参数进行了分析与对比,指出了某些特征参数在结论方面的偏颇之处,并对原因进行了分析.研究表明,从指示热效率的角度来看,放热规律曲线面心值位置并不是越靠近上止点越好,有效膨胀比值也不是越大越好;而对于单一评价参数,如50%放热量或最高爆发压力所对应的曲轴转角位置,其评价指标没有唯一性.相对而言,采用有效膨胀比评价发动机的燃烧是最合理的.     

燃烧边界条件对乙醇均质压燃燃烧的影响

在一台由CA6110柴油机改造而成的单缸发动机上进行了燃烧边界条件对乙醇燃料均质压燃（HCCI）燃烧过程影响的试验研究。结果表明，在转速和进气温度一定时，随着过量空气系数的增加，着火始点推迟，燃烧持续期变长，缸内的最大燃烧压力降低，放热率降低，φ50（50％乙醇燃烧放热量所在的曲轴转角）位置推迟，燃烧效率降低；在发动机转速、进气温度和过量空气系数一定时，随着EGR率的升高，着火始点推迟，燃烧持续期延长，φ50位置推迟，放热速率降低，压力升高率变小，缸内最大燃烧压力减小，燃烧效率降低。在转速和供油量一定时，随着进气温度的升高，着火始点提前，燃烧持续期变短，压力升高率变大，缸内的最大燃烧压力变大。得到了发动机转速、过量空气系数和对应于最大指示热效率点的进气温度间的MAP图。     

甲醇替代率对双燃料发动机燃烧及其循环变动的影响

为研究甲醇/柴油双燃料发动机甲醇替代率对燃烧及其循环变动的影响,通过在单缸柴油机上加装进气道甲醇喷射系统,进行了不同甲醇替代率的试验研究。研究表明,随着甲醇替代率增加,缸内着火时刻推迟,放热率双峰现象逐渐消失,放热率峰值、最高燃烧压力和最大压力升高率均增加。甲醇替代率对不同工况下指示热效率的影响不同,低速工况指示热效率随甲醇替代率的增加而降低,高速高负荷工况指示热效率随甲醇替代率的增加而略有增加。不同工况下的排放影响也存在明显差异,随甲醇替代率的增加,低速低负荷工况排放变化较小,而在高速高负荷下排放变化大。甲醇替代率对燃烧循环变动影响表明,低速低负荷循环变动随甲醇替代率增加而明显增加,当替代率增加至28.7%时,峰值压力的循环变动率增加2.5%,峰值压力对应曲轴转角分布也更加分散。     

负阀重叠早喷模式HCCI燃烧数学模型与计算分析

针对早喷模式中的排气上止点燃油喷射(ETCI)模式,综合广安博之模型、Bai模型的优点加以改进,并将空间均质燃烧与油膜蒸发燃烧相耦合,建立了一种新型的基于喷雾、燃油附壁、油膜蒸发、燃烧等一系列过程适用于缸内早喷模式的数学模型。利用该模型对135单缸柴油机ETCI燃烧模式进行校核计算,并通过试验验证进一步对燃烧过程中的工况参数及调节参数进行了研究。研究结果表明:在ETCI模式下,存在部分油膜附壁,油膜的蒸发主要与缸内的气体温度与壁温有关,且存在明显的两阶段加热过程。累积放热率与排气门关闭时刻和壁温基本呈线性关系,排气门关闭时刻提前10°CA,累积放热率上升约6%;壁温升高50K,累积放热率上升4%。增压压力升高,累积放热率降低,增压压力越大,累积放热率降低的幅度越小。     

基于废气再循环的丁醇/柴油混合燃料的燃烧特性

在单缸柴油机上研究了柴油掺烧体积分数为40%的丁醇(即B40混合燃料)在不同废气再循环(EGR)和喷油时刻下的燃烧特性.结果表明,在1,400,r/min、平均指示压力为1,MPa时,EGR率增加到某一"拐点"值,最大燃烧压力和指示热效率迅速降低,HC和CO排放明显升高;与纯柴油相比,B40混合燃料"拐点"对应的EGR率更小在"拐点"前的EGR率正常变化范围内,B40混合燃料的最大燃烧压力和压力升高率高于纯柴油,滞燃期更长,放热速率更快,NOx排放略高,而指示热效率稍低于纯柴油.喷油过早,会导致压力升高率显著增大,EGR率正常变化范围变窄;喷油过迟,会造成燃烧重心推迟,指示热效率下降,"拐点"对应的EGR率显著变小.采用适当的喷油时刻,结合中等比例的EGR率,保证燃烧重心在上止点后7°CA附近,可以实现高效低污染的丁醇-柴油混合燃料燃烧.     

正庚烷均质压燃过程的燃烧稳定性和循环变动的研究

对正庚烷HCCI燃烧典型工况下的燃烧稳定性和循环变动进行了研究。在单缸HCCI发动机上,通过气口喷射正庚烷,记录了部分燃烧、正常燃烧、爆震燃烧下100个循环的示功图,据此对各个燃烧参数和性能参数的循环变动进行了分析。研究表明：低温阶段的冷焰反应时刻、起始反应温度和低温放热峰值时刻的循环变动系数小于3%,且受混合气浓度的影响不明显;高温阶段燃烧参数循环变动较大,但是着火时刻和峰值放热时刻随混合气浓度的增加显著减小;低温和高温峰值放热率循环变动系数较高。在性能参数方面：不发生爆震燃烧时,最高压力、压力升高率的变动较小;发生爆震燃烧时,循环变动系数迅速增加;不发生失火或者部分燃烧时,平均指示压力和指示热效率的变动较小,且随混合气浓度增加而减小。     

采用快速压缩机对甲醇燃料的HCCI燃烧特性的研究

为进一步了解高辛烷值燃料的均质压燃燃烧特性,利用自主研发的快速压缩机,研究了边界条件对甲醇燃料HCCI燃烧特性的影响.试验表明:随着充量温度的升高,燃烧始点提前,燃烧持续期缩短,燃烧温度最大值增加,放热率最大值增加,最大压力升高率增大,最大压力升高率出现时刻提前;随着可燃混合气过量空气系数的增加,可燃混合气的浓度减小,燃烧始点延迟,燃料的最高燃烧温度降低,放热率最大值降低,最大压力升高率降低,着火温度升高,同时反应速率减慢,所以燃烧持续期增加,最大压力升高率减小,最大压力升高率出现时刻延迟.     

引燃柴油量和当量比对双燃料发动机低负荷燃烧的影响

定义了放热率曲线的"时序系数",以表征燃烧过程的时序特征.试验表明:引燃柴油量相同时,随着当量比增加,热效率先升高后降低;总碳氢(THC)排放降低;滞燃期延长;燃烧重心先接近上止点后远离上止点;第一放热率峰值先出现在燃烧始点附近,然后接近燃烧重心;第二放热率峰值逐渐与第一放热率峰值"合二为一",且两者均先升高后降低;"时序系数"增加,时序特征愈加不明显.当量比相同时,随着引燃柴油量增加,热效率升高;燃烧相位前移;放热速率加快.另外,随着引燃柴油量增加,在较低当量比时THC明显降低,但在较高当量比时却没有明显变化.     

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。     

惰性气体对准均质压燃燃烧过程的影响

在一台可视化发动机上，通过在进气中加入惰性气体的方法来控制柴油引燃天然气的燃烧过程。实验结果表明：进气中加入惰性气体使着火点位置向燃烧室壁面推移，着火点数量增加，着火时间推迟，燃烧速度降低，有效地降低了缸内燃烧最高压力及燃烧压力升高速率，CO2的影响大于N2的影响。     

基于GT-POWER的配气相位对柴油机性能影响的研究

采用GT-POWER软件,分析1款老产品4112柴油机的配气相位对其性能的影响,并对配气相位进行优化。首先,建立发动机模型,计算发动机外特性曲线,并与发动机试验参数比较,验证模型的可靠性;然后,用发动机模型,对进排气门配气相位气进行分组优化模拟计算,得到每个转速下的最优配气相位;最后,模拟计算标定点转速下最优配气相位所对应的发动机充气效率、燃烧效率、功率和扭矩,结果表明,4项性能均得到提高。     

电站锅炉加装脱硝装置的可行性研究分析

介绍SCR的反应原理,加装SCR所需要的脱硝剂的选择、贮存、制备、运输和供应。重点分析锅炉加装SCR后对锅炉的性能影响及总体布置影响。     

STATCOM对电力系统继电保护的影响研究综述

静止同步补偿器(STATCOM)是目前用于电力系统中性能最好的无功补偿装置。文中介绍了静止同步补偿器的基本工作原理、类型、主电路结构控制策略,从STATCOM的谐波、控制策略、安装位置和STATCOM对保护的灵敏度等四个方面综述了STATCOM应用于电力系统后对继电保护的影响的研究现状。     

声辐射模态下测量点分布对声场重构影响的研究

应用声辐射模态理论,以振动平板为研究对象,针对声场重构中测量点的分布对重构声压的影响进行研究。数值计算表明:在测量点数和模态展开数既定的情况下,通过改变测量点的坐标值,使测量点非均匀地分布在测量面上,这样重构出的效果远远优于测量点均匀分布且使用Tikhonov正则化方法重构出的效果。研究结果表明:测量点的非均匀性布置,可以达到减小测量点数和模态展开数,扩大重构频率区间,简化计算程序,提高重构精度的目的。     

基于GT-Power的LPG燃气组分对发动机排放影响的研究

通过建立单缸点火式LPG发动机在GT-Power中仿真,来研究LPG组分及其比例对发动机排放的影响.仿真实验表明,LPG组分对污染物的排放有重要的影响.随着丁烷比例的增加,CO和HC的排放增加,而NO_x减少;其中,CO、HC排放最少的是Fuel 1#,NO_x的排放最低的是Fuel 3#;考虑到综合排放性能和动力性的同时,丙烷与丁烷比例为7:3时最佳.     

Research on diagnosis of pre-ignition of hydrogen engine based on SOM-MAS

Abnormal combustion is an important factor in the development process of hydrogen engine and it mainly includes pre-ignition, backfire and knocking, among which pre-ignition has the most serious impact on hydrogen engine. In this paper, it is divided into four types: normal combustion, slight pre-ignition, moderate pre-ignition and severe pre-ignition according to different crankshaft rotation angles. In order to identify different combustion types, this paper proposes a fault diagnosis model based on the fusion of SOM neural network and Multi-Agent System (SOM-MAS). Firstly, different combustion types are identified by SOM. Secondly, the abnormal combustion is tracked and located mainly through the Multi-Agent System, and the location of the abnormality is identified. Finally, based on 44 sets of pressure data samples collected from the in-cylinder combustion of a hydrogen engine on the experimental bench, different combustion types were diagnosed and identified, and the location of abnormal combustion faults was tracked, which verifies the effectiveness of the proposed method shows that the method has certain feasibility and superiority for the diagnosis of hydrogen engine pre-ignition.     

基于WebGL的BIM模型可视化研究

针对水利工程建筑信息模型(BIM)展示需安装专业软件及展示不便、不能远程浏览和远程交互不便等问题,采用基于WebGL技术的Three.js框架,通过坝体三维模型的建立与导入、浏览器中坝体模型的重构、模型环境的渲染等技术手段,实现了大坝三维模型在客户端浏览器Web方式可视化显示、三维漫游及远程实时浏览与交互,避免了模型展示需安装专业软件的繁琐过程,增强了展示效果,提升了用户体验,并可进一步应用于水利信息化可视平台的开发。     

输电线路的雷电识别研究

针对雷电干扰问题,提出了一种输电线路的雷电识别新算法。该方法依据轻型雷击、重型雷击及短路故障的不同暂态波形特征,构造复合识别判据。其一,利用电流行波首波面积比值特征量构成识别短路故障与雷击的判据;其二,运用电流行波在较短时间内的积分值特征量识别故障与轻型雷击。MATLAB仿真结果表明,所提算法能可靠区分轻型雷击、重型雷击和短路故障,是正确且有效的。