车用稀燃天然气(CNG)发动机的开发研究

采用稀薄燃烧方式，是降低发动机排放和改善经济性的有效手段。在以柴油机为原型机开发的单燃料天然气发动机中，对进气系统和燃烧系统等进行了优化设计，采用了增压中冷、多点顺序喷射、高能直接点火以及综合电控技术，使之达到空燃比的精确控制和高能点火，以实现天然气的稀薄燃烧。同时对研制的样机在稀薄燃烧状态下的性能进行了试验研究，获得了良好的经济性和排放性能。     

四缸天然气发动机的开发

阐述了4CT天然气发动机开发总体方案和技术参数的确定,并通过标定试验研究对发动机进行了优化设计,使该发动机获得了良好的动力性和经济性。     

488可调增压天然气发动机的模拟计算

将CA488汽油机改装成天然气发动机,并匹配合理的可变截面增压系统,利用软件对改装后的发动机进行性能模拟。结果表明,对可调增压器进行合理的控制,可将改装后的天然气发动机动力性恢复到原机水平。     

SC6HT天然气发动机的研发与应用

介绍了SC6HT单燃料天然气发动机燃烧系统、进气系统、燃气供给系统、点火系统的设计及技术特点,简述了性能优化结果及开发中解决的问题。市场应用表明,SC6HT天然气发动机性能优异,完全能够满足城市公交客车的使用要求。     

增压中冷柴油-天然气双燃料发动机燃烧特性的实验研究

对天然气替代率、引燃柴油喷油时刻和中冷后进气温度等燃烧系统参数对增压中冷柴油—天然气双燃料发动机燃烧特性的影响进行了实验研究。研究结果表明：增压中冷柴油—天然气双燃料发动机的燃烧放热速率比纯柴油快，引燃柴油的着火时刻和缸内燃料空燃比值决定着双燃料发动机的燃烧特性，即着火时刻在上止点前且空燃比值较小时，其燃烧接近于定容燃烧过程，随着天然气替代率的升高，缸内最大爆发压力和最高燃烧温度升高；而着火时刻在上止点后且空燃比值较大时，其燃烧接近于等压燃烧过程，随着天然气替代率升高，缸内最大爆发压力和最高燃烧温度降低。最大爆发压力、最高燃烧放热率和最高燃烧温度随引燃柴油喷油提前角的增大而升高；而随着进气温度升高，最大爆发压力和缸内温度增大。     

带有可变喷嘴涡轮增压系统的天然气发动机试验研究

在CA4G22E发动机的基础上开发出了一台多点顺序喷射的天然气发动机。该发动机采用了增压中冷技术及可变喷嘴涡轮增压技术。试验结果表明，采用增压中冷技术争可变喷嘴涡轮技术可以提高发动机的进气量，优化发动机在全工况范围内与增压器的匹配，大幅度提高发动机的动力性与经济性。     

增压稀燃天然气发动机排放特性

为了研究增压稀燃天然气发动机的排放特性,对发动机进行了空燃比和点火提前角调整试验、十三工况排放等试验,并在增加氧化型催化转化器后进行了相关试验,对试验结果进行研究分析,获得了天然气发动机的排放规律.结果表明:NMHC排放随空燃比增大先减少后增加,NOx排放随空燃比增大先增加后减少,在空燃比19～21左右达到最大值.NMHC比排放随转速升高略有降低,NOx排放随转速升高先减小后增加,发动机最低NOx排放点所对应的发动机转速为1600～1800 r/min.定MAP下,NMHC排放随点火提前角增大先降低后增加,NOx排放随点火提前角增大而增大.加Ⅰ型氧化催化器后发动机NOx、CH4、CO、NMHC排放值分别减少了15%、97%、78%、60%.试验结果表明,增压稀燃和氧化型催化转化器相结合是天然气发动机一种有效方案.     

WT615型天然气发动机模拟计算及性能分析

应用AVL—BOOST软件对WT615型天然气发动机建立工作过程计算模型，从发动机负荷特性和速度特性验证模型的准确性，并通过改变模型中的过量空气系数、点火提前角和增压比等主要工作参数对该机性能影响进行分析，从而为发动机的参数优化匹配和电控系统的脉谱标定奠定理论基础，减少开发过程中的人力、物力和财力。     

GP210稀燃天然气发动机缸内流动与燃烧模拟分析

基于流动、传热、化学反应及湍流燃烧分析,对GP210稀燃天然气发动机进行了三维流动与燃烧模拟计算。模拟计算结果和试验数据的比较显示:二者偏差在5%以内,表明模拟计算较准确可靠。对模拟计算结果进行分析,提出了该机型缸内气体流动及燃烧的优化方向,为后续提高效率、降低排放提供了理论依据。     

花火点火式天然气发动机燃烧模拟计算及爆燃预测

本文提出了一种利用化学反应动力学模型与燃烧模型及紊流火焰传播模型建立的点火式天然气发动机双区燃烧模型,用该模型能较好地模拟点火式天然发动机燃烧过程,并能实现爆预测及研究其发生的诸多因素,采用此模型对ＣＡ６１０２汽油机改装为点火式天然气发动机（以下简称为“ＣＮＧ发动机”）进行模拟计算的结果与试验结果能较好地吻合,证明了该模型的可行性。     

家用轿车发动机实现汽油缸内直喷的计算研究

汽油缸内直喷（GDI）已成为新一代汽油机提高经济性、降低排放的重要手段。作者以一台家用轿车三缸发动机为对象,对缸内直喷的空气流动、混合过程和燃烧情况进行三维模拟计算分析。结果表明,采用该燃烧室设计方案并与适当的喷雾、气流运动相配合,在当量空比时,使用汽油缸内直喷能获得与均质预混燃烧相近的效果。同时,调整喷油定时,能够在缸内形成工质的非均匀分布,在总空燃比为30时仍能实现衡薄燃烧。     

四气门天然气发动机缸内瞬态流场数值模拟

采用K-ε双方程模型对四气门天然气发动机进气道及缸内的瞬态流场进行数值模拟,模拟了发动机进气、压缩及燃烧过程。结果表明：四气门发动机缸内涡流由外向内形成;缸内平均湍动能强度在进气冲程中总体呈先增大后减小的趋势,压缩冲程中耗散作用使湍动能降低,但挤流作用使气缸中部的湍动能升高;进气过程中存在流动分层,为改善小负荷时发动机性能,天然气应尽可能在进气冲程中、后期进入气缸;缸内涡流中心的位置和气流速度梯度对火焰径向传播的均匀性有很大影响。     

发动机实时模拟系统中的发动机模型及其应用

计算机实时模拟技术在发动机电控系统的开发工作中受到越来越广泛的重视，而计算机实时模拟系统的核心是发动机模型。本文介绍了发动机实时模拟系统中几种主要的发动机模型，并给出了运用发动机模型建立实时模拟系统的实例。     

HCCI技术的研究现状与展望

对被称为第四种燃烧方式的HCCI燃烧方式进行了介绍，论述了制约和影响HCCI方式的各种因素和当前的研究进展，指出了HCCI方式面临的技术障碍，展望了HCCI燃烧方式的应用前景。     

军用柴油机曲轴的动态仿真研究

为了设计出具有更良好性能的军用柴油机，本文以某军用柴油机曲轴为例，对曲轴进行了动态仿真研究。在曲轴有限元模型上施加模拟实际工作状态的边界约束和载荷条件，利用振型叠加法对其进行动态响应分析，并与设计指标对比，对原曲轴结构参数进行了动力修改。为避免结构修改的盲目性，采用了灵敏度分析方法，计算出曲轴的动态特性参数随设计变量的变化灵敏度，选择那些对动态特性影响较大的设计参数作为修改参数，通过上述方法修改后的曲轴，动态响应结果能够满足给定的设计指标，使得曲轴的结构达到了最优，为整机的动力学仿真研究奠定了基础。     

天然气电控发动机的匹配研究

提出了正交试验法与神经网络相结合建立发动机性能与运转参数间的动力性模型、经济性模型及排放模型的方法,并以这些模型为基础建立目标函数和约束条件,采用遗传算法进行运转参数实时优化。在913CNG天然气电控发动机上进行的动力性能和排放性能匹配试验结果表明其动力性能达到了设计指标,排放性能满足国家标准要求,采用的方法切实可行。     

柴油机故障仿真计算与分析

作者建立了较通用的柴油机故障的仿真模型，开发了柴油机故障仿真软件，并针对柴油机典型故障在不同程度下进行仿真计算及分析，揭示了柴油机故障与热工参数之间的内在联系，为故障诊断提供了参考依据。     

发动机进气系统流动模拟与优化

介绍了容积法中的FVM-TVD（总参差减小的有限容积法）方法求解和这一领域的最新技术——时空守恒元和解元方法（CE-SE）。模拟分析了发动机进气系统的谐振效应,并针对不同的发动机工况对系统的结构参数进行了优化匹配,使发动机的动力性与经济性在全工况范围都得到了改善。