柴油机预混合燃烧循环变动特性研究

在发动机台架进行了直喷式柴油机预混合燃烧中低负荷循环变动的试验研究。分析了EGR、喷油始点和喷油压力对预混合燃烧循环变动的影响。研究结果表明:预混合燃烧的燃烧持续期短,放热迅速,最大压力升高率较大,增大EGR和推迟喷油降低了最高燃烧压力和最大压力升高率,最大压力升高率的循环变动系数随EGR增大而增大,随喷油推迟而减小。燃烧发展期与最高燃烧压力、最大压力升高率、最大放热率、燃烧持续期和燃烧重心等参数具有很强的相关性。燃烧循环变动小的点与排放较好的点参数相吻合。利用空燃比很好地反映了EGR、喷油率始点等参数对燃烧循环变动系数的影响。平均指示压力的循环变动系数在正常情况均小于10%。并提出了减小循环变动进一步降低排放可能采取的措施。     

不同比例甲醇柴油对柴油机循环变动的影响

通过在4100QBZL柴油机上进行燃用柴油(0#)以及甲醇柴油混合燃料(M5、M10和M15)的试验,研究了4种燃料在中低转速不同负荷时对最高燃烧压力、平均指示压力、压力升高率峰值和燃烧始点等参数的循环变动的影响。结果表明:在1200r.min-1时,4种燃料的平均指示压力、燃烧始点的循环变动率随负荷的增加而减小。混合燃料随甲醇比例的增加,最高燃烧压力循环变动率逐渐升高,中高负荷时,混合燃料的压力升高率峰值的循环变动率低于0#柴油。2400r.min-1时,混合燃料的甲醇比例越高,最高燃烧压力、压力升高率峰值的循环变动率越大,平均指示压力循环变动率越低,燃烧始点的循环变动率变化不太明显。     

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%。     

用光学纹影摄影术观察分析定容燃烧室内氢燃料的燃烧过程

论述了采用纹影摄影术和高速摄影法观察分析氢气和空气预混合燃料在定容燃烧室内的火花点火燃烧过程,定性地分析了预混合氢气燃料的火焰形态和变化过程,以及燃烧室内的初始压力和空燃比对火焰传播速度及其燃烧压力的影响,通过采用纹影摄影术方法,初步揭示了预混合氢气燃料在定容燃烧室内燃烧时火焰初期紊流产生的机理,以及由开始的层流状火焰发展到湍流状火焰的过程,研究结果表明,预混合氢气燃料燃烧的火焰传播速度及燃烧压力明显地受燃烧室内的初始压力和空燃比的影响。     

小型四冲程汽油机准维循环模拟研究

汽油机循环模拟以建立汽油机一个完整循环过程的数学模型为基础,它可用来研究流动、传热和燃烧等过程的细节及发动机整机性能。本模拟把运行模式、运行工况、气道状态、传热、湍流参数及发动机设计等参数作为输入,输出不同曲轴转角下的气缸压力、温度、传热率和通过进、排气门的工质质量流量、流速及燃烧阶段卷吸燃烧质量百分数。循环结束后,给出积分结果,如容积效率、热效率、指示压力、平均有效压力、热损失、平均排气温度及油     

隔热内冷汽油机燃烧,传热与热力的初步分析

本文以测定汽油机几种工况的燃烧室压力变化为基础,研究了隔热内冷汽油机对燃烧过程、传热损失及有效效率的影响.测定分析表明,与常规发动机相比燃烧过程的滞燃期缩短,压力升高率与最大燃烧压力升高,燃烧持续期缩短,而最高燃烧温度基本不变.理论计算分析表明,燃烧宣传热损失减少8%,机械效率提高2.3～2.4%,有效效率提高6.0～6.9%.     

进气道型式对四气门汽油机低速低负荷燃烧压力循环变动的影响

在发动机试验台上,利用CB-466燃烧分析仪研究了整体式和分体式进气道对四气门汽油机燃烧压力循环变动的影响.结果表明,分体式进气道与整体式相比平均指示压力和最高燃烧压力循环变动率较低,仅为整体式进气道的73.3%和87.6%.二者随转矩的增加逐渐减小,整体式进气道中等转矩时的平均指示压力和最高燃烧压力循环变动率大约仅为小转矩时的50.1%和67.1%,而分体式进气道时,则为小转矩时的76.2%和73.8%.整体式进气道平均指示压力和最高燃烧压力循环变动率随转速的增加逐渐增加;分体式进气道平均指示压力循环变动率随转速的增加逐渐增加,而最高燃烧压力循环变动率先随转速增加,当达到中等转速后又逐渐减小.     

自然吸气式汽油机热功转换效率影响因素的共性规律

为提高车用汽油机的热功转换效率和能力,对其影响因素进行了研究.针对某款典型车用汽油机进行台架试验,实测各种影响汽油机缸内工作过程的参数.通过对实测数据进行交叉对比,总结得出一些共性规律:燃烧效率是过量空气系数的单值/线性函数;50%燃烧点位置与最高爆发压力位置呈近似线性关系,后者稍微滞后于前者,且随着转速的增大,这两个点逐渐靠近;点火提前角与50%燃烧点位置呈近似线性关系(斜率为负);高压循环指示热效率峰值出现在50%燃烧点,位于上止点后6~10°,CA处;高压循环指示平均压力主要受进气参数的影响,缸内过程的影响处于次要地位.     

柴油机预混合燃烧滞燃期的试验

滞燃期是柴油机预混合燃烧当中一个极为重要的参数.在电控共轨柴油机上进行了EGR率、喷油始点、喷油压力、负荷、转速和进气温度等单一参数对预混合燃烧滞燃期的试验研究.结果表明,名义过量空气系数能够帮助解释各试验参数对柴油机预混合燃烧滞燃期的影响.混合气的温度、压力和混合气中O2浓度影响柴油机预混合燃烧的滞燃期.提高进气温度...     

用紊流卷吸燃烧模型计算研究点火时刻紊流参数对燃烧循环的影响

利用准维紊流卷吸燃烧模型计算研究了点火时刻气缸内紊流参数的变化对汽油机燃烧循环变动的影响。结果表明，点火时刻紊流强度u′及紊流长度积分标尺L的变动对汽油机燃烧循环变动均有很大影响，增大u′或L均有利于加快燃烧速度及火焰传播速度，缩短火焰发展期；u′或L的变动加大，燃烧循环变动也随之加大，其中，u′对燃烧循环变动的影响尤其大。     

喷射参数对二甲醚PPCCI发动机燃烧与排放特性的影响

在一台6缸增压电控共轨二甲醚发动机上进行试验,研究了预喷时刻、预喷燃料量、喷射压力、主喷时刻等喷射参数对二甲醚部分预混合充量压缩燃烧(PPCCI)发动机燃烧与排放特性的影响。试验结果表明:随预喷时刻提前,缸内压力峰值降低,二甲醚发动机缸内燃烧由两阶段放热转变为PPCCI三阶段放热,氮氧化物(NOx)排放显著降低,HC和CO排放升高;随预喷射燃料量增加,缸内压力峰值及预混合燃烧的冷焰反应和热焰反应速率明显增大,NOx排放逐渐降低,HC和CO排放显著升高;随喷射压力降低,预混合燃烧热焰反应速率增加,主喷扩散燃烧始点推迟,扩散燃烧放热率峰值和NOx排放明显降低,HC和CO排放升高;随主喷时刻推迟,预喷预混合燃烧几乎没有变化,主喷扩散燃烧延后,缸内压力峰值和放热率峰值降低,NOx排放显著降低,HC和CO排放升高。     

小型四冲程汽油机准维循环模拟研究

汽油机循环模拟以建立汽油机一个完整循环过程的数学模型为基础,它可用来研究流动、传热和燃烧等过程的细节及发动机整机性能。本模拟把运行模式、运行工况、气道状态、传热、湍流参数及发动机设计等参数作为输入,输出不同曲轴转角下的气缸压力、温度、传热率和通过进、排气门的工质质量流量、流速及燃烧阶段卷吸燃烧质量百分数。循环结束后,给出积分结果,如容积效率、热效率、指示压力、平均有效压力、热损失、平均排气温度及油耗等。文中还通过对ＭＴ１００四冲程机的实例计算,证明了模拟的实用性。     

多缸汽油HCCI发动机燃烧循环变动的研究

在均质混合气压燃(HCCI)发动机研发中多缸不均匀性是一个重要的问题.通过在缸内直喷汽油机(GDI)上采用两次燃油喷射和可变配气技术来控制缸内混合气形成和燃烧,实现了SI/HCCI复合燃烧方式,研究了汽油HCCI发动机在不同燃烧模式下的多缸燃烧循环波动特性.研究结果表明:在汽油机中低负荷典型工况下,HCCI燃烧pi的缸内循环波动率小于2%,缸间循环波动率小于3%;HCCI发动机缸间循环波动主要受进气量的影响,与SI燃烧模式相比,采用稀燃模式的汽油HCCI燃烧缸间循环波动较小,HCCI燃烧的压力升高率和最高燃烧压力的循环波动率较小.     

被动预燃室汽油机当量燃烧特性的数值分析

对一台被动预燃室增压直喷汽油机的燃烧过程进行了三维数值模拟分析,研究了预燃室的不同设计参数如预燃室容积、射流孔数量、射流孔直径、射流孔结构等对当量燃烧时燃烧特性的影响。结果表明,预燃室射流点火优于常规火花塞点火的重要原因是主燃烧室内着火点增多,同时点火后预燃室内产生的高速冲击射流会提升主燃室内的湍流强度,从而加快湍流火焰的传播。在2 000 r/min转速和1.2 MPa平均指示有效压力工况下预燃室发动机的50%燃烧角相对火花塞发动机提前约8.5°。不同结构参数的预燃室模拟分析表明燃烧初期预燃室喷入主燃室射流的动量越大,对主燃室湍流强度的提升效果会越大,燃烧相位也会更优,在上述工况下不同结构预燃室50%燃烧角的差异最高可达约5.8°。变更预燃室结构造成的燃烧相位差异主要体现在燃烧前中期,随着转速和负荷升高,该差异有降低的趋势。     

汽油机双火花塞燃烧室点火控制策略的测试分析

为分析158FMI汽油机双火花塞燃烧室对发动机缸内燃烧放热速率、循环变动和爆震燃烧等的影响,设计了五种不同的单/双火花塞点火控制策略。燃烧测试诊断证明:双火花塞可有效促进缸内燃烧过程,其最高燃烧压力和压力升高率均大幅升高,最高燃烧压力对应曲轴转角提前,燃烧持续期缩短,循环变动率降低;在低负荷工况,双火花塞加速缸内燃烧、缩短燃烧持续期、提高燃烧稳定性和降低循环变动率的效果更加显著。测试数据的分析揭示如下现象:全负荷工况双火花塞加速缸内燃烧的总体效应主要体现在已燃质量分数10%~50%的前期燃烧阶段,双火花塞比单火花塞更易出现爆震燃烧,双火花塞提升发动机动力性和燃油经济性的潜力很大程度取决于点火提前角的匹配优化;而双火花塞同相点火和非同相点火对缸内燃烧特性的影响并不明显。基于点火控制策略的优化,158FMI双火花塞汽油机通过热力学循环效率的提高获得5%~6%的动力性提升。     

柴油机燃烧探索

对柴油机预混合燃烧、低温扩散燃烧、高强化超清洁燃烧、当量比燃烧等新型燃烧方式进行了概述;介绍了分开循环发动机的工作原理;提出了低压缩比、高升压比、高膨胀比的复合热力循环和建立在该循环基础之上的复合发动机概念。首次披露了贯穿距可设定的、具有高雾化性能的交叉喷孔喷嘴,该喷嘴除了用于柴油机外,还可以用于直喷式汽油机等装置。     

预燃室火焰射流点火对汽油机性能影响的研究

在一款增压直喷小型强化废气涡轮增压汽油机上,进行了加装预燃室与传统点火在低速外特性、中转速负荷特性的燃烧特性、经济性和排放特性对比试验,分析了预燃室火焰射流点火过程与传统点火对汽油机性能影响的规律。研究结果表明,在1 500r/min、平均有效压力为2MPa工况,采用预燃室点火后缸内燃烧等容度提高,最高燃烧压力增大,燃烧相位提前7.1°,有效燃油消耗率下降约24g/(kW·h);在2 000r/min负荷特性的试验工况,相比于传统点火,预燃室点火燃烧循环变动均获得改善,燃烧持续期缩短,低负荷时燃烧相位不变而比油耗略微上升,高负荷时燃烧相位大幅提前,比油耗改善约7g/(kW·h),且最高有效热效率由36.9%上升至37.5%。就气体排放物而言,预燃室点火加速燃烧使NO_x排放最高上升约15%,HC排放最多下降约36%,而CO排放低负荷时基本维持不变,在高负荷时略有下降。     

预燃室射流点火技术对汽油机性能影响的研究

在一款增压直喷小型强化废气涡轮增压汽油机上,进行了加装预燃室与传统点火在低速外特性、中转速负荷特性的燃烧特性、经济性和排放特性对比试验,分析了预燃室火焰射流点火过程与传统点火对汽油机性能影响的规律。研究结果表明,在1500r/min、平均有效压力为2MPa工况,采用预燃室点火后缸内燃烧等容度提高,最高燃烧压力增大,燃烧相位提前7.1°,有效燃油消耗率下降约24g/（kW·h）;在2000r/min负荷特性的试验工况,相比于传统点火,预燃室点火燃烧循环变动均获得改善,燃烧持续期缩短,低负荷时燃烧相位不变而比油耗略微上升,高负荷时燃烧相位大幅提前,比油耗改善约7g/（kW·h）,且最高有效热效率由36.9%上升至37.5%。就气体排放物而言,预燃室点火加速燃烧使NOx排放最高上升约15%,HC排放最多下降约36%,而CO排放低负荷时基本维持不变,在高负荷时略有下降。     

PFI/DI喷射对米勒循环汽油机燃烧特性的影响

为削弱泵气损失大、压缩比和工质比热容低等问题对汽油机常用部分负荷热效率的制约作用,基于配备进气道喷射(portfuelinjection,PFI)和缸内直喷(directinjection,DI)双喷系统的高压缩比米勒循环汽油机,系统探究了进气门早关策略对汽油机部分负荷热效率的影响规律.研究表明,应用米勒循环可有效调控歧管压力和泵气损失,通过综合优化气门相位、点火策略和节气门开度,相较于原机在2000 r/min,平均指示有效压力(IMEP)0.36 MPa工况指示热效率由32.4%提升至36.4%.针对高压缩比米勒循环小负荷燃烧稳定性恶化问题,提出采用分层火焰引燃(stratifiedflameignition,SFI)混合燃烧技术实现对燃烧放热过程的优化控制.研究表明,SFI燃烧可有效提高燃烧稳定性,平均指示有效压力的循环变动COVIMEP降幅达64.9%.而后期自燃的参与使得放热更为集中迅速,指示热效率由纯米勒循环下的36.4%提升至37.8%.     

小型直喷柴油机循环变动的蒙特卡罗模拟

本文主要研究采用低涡流进气、浅ω型燃烧系统的SD2100直喷柴油机的循环变动,并对最高燃烧压力pz及影响因素——最高燃烧压力相应曲轴用φ_A、针阀升程对应的θ_L的循环变动作了相关分析。用蒙特卡罗方法对最高燃烧压力的循环变动进行统计分析,确定其分布类型,建立随机分布模型,选取性能优良的伪随机数,模拟最高燃烧压力循环变动和相关因素的变化过程。