高压缩比下扫气式预燃室湍流射流点火对废气再循环稀释汽油机性能影响研究北大核心CSCD

基于一台可调压缩比(compression ratio,CR)的单缸发动机和自主设计的湍流射流点火(turbulent jet ignition,TJI)系统,开展高压缩比下扫气式预燃室湍流射流点火对废气再循环(exhaust gas recirculation,EGR)稀释汽油机性能影响的研究。研究发现在高EGR率时,扫气式TJI的点火方式燃烧稳定性最高,可以在EGR率超过30%时实现稳定燃烧。提升压缩比对提升TJI在高EGR率下的燃烧稳定性有积极作用,然而对提升高EGR率下火花塞点火(spark ignition,SI)的稳定性作用不大。对于TJI,在低EGR率时提升压缩比会造成发动机强烈爆震,过于推迟点火造成燃烧定容度下降,燃油消耗率上升。在高EGR率时,发动机爆震受到抑制,可以提前点火优化燃烧相位,降低燃油消耗率,在压缩比15时最低燃油消耗率相比压缩比11时降低2.2%。高EGR率时,提升压缩比有利于提升燃烧速率,降低滞燃期和燃烧持续期,提升发动机燃烧稳定性。在EGR率为30%而压缩比为15时,逐渐提前点火时刻会加大末端混合气自燃倾向,放热率出现两阶段高峰。     

柴油机模糊诊断专家系统的研究

介绍了一种以关系数据库为基础的机车柴油机多征兆模糊故障诊断专家系统,研究了多征兆模糊产生式规则的诊断知识表示和知识库的建立;利用ADO技术实现对知识库的访问和诊断管理。在柴油机故障诊断应用中,该数据库取得了良好的效果。     

不同喷油压力对汽油压燃中高负荷性能试验研究

基于一台改装后的压缩比为17的压燃式单缸发动机,展开不同喷油压力对汽油压燃燃烧模式发动机燃烧特性、爆震特性、效率特性和排放特性的研究,结果表明随着喷油压力的增加,缸内混合气形成速度加快,混合气着火时刻提前,燃烧持续期缩短,热效率呈现出先增大后略微降低的趋势。喷油压力的增加使得发动机爆震趋势增强,为降低最大压力升高率和爆震强度,采用推迟喷油策略,但高喷油压力下缸内燃烧对喷油时刻变得敏感,易产生较大的平均指示压力循环波动或爆震,燃烧控制难度增加。对不同喷油压力下爆震循环的缸压信号进行分析得出喷油压力对爆震频率无明显影响。喷油压力升高会使得未燃碳氢和CO排放降低,但同时也会使得NO_x排放增加。     

直喷式柴油机燃烧室几何形状对排放影响的多维数值模拟研究

在保证压缩比相同的情况下,设计了3种不同形状的燃烧室。运用AVL公司开发的FIRE软件,对3种不同形状燃烧室进行了三维数值模拟,分析了上止点附近气缸内的气体流动情况,并对3种燃烧室内的排放情况及影响排放的主要因素进行了比较分析,得出:径深比过小,即燃烧室过深,不利于空气与油气的良好混合,易造成局部油气过浓,从而局部缺氧,产生较多碳烟;径深比过大时,油气雾化好、燃烧早、温度上升快,NOx生成量增加。最后,通过模拟计算与试验研究相结合,验证了模型并选取了最优形状的燃烧室。     

乙醇/汽油双燃料双直喷模式下分层稀薄燃烧试验研究

针对乙醇与汽油固定掺混比例下使用不能充分发挥乙醇燃料优势的问题,开发出了乙醇汽油双燃料-双直喷系统,并在一台点燃式单缸试验机上进行试验,研究了稀薄燃烧下3种不同的喷射策略对发动机燃烧和性能的影响。研究发现:在稀薄燃烧的情况下,随喷射时刻的推迟,不同喷射策略下动力性呈现先增长后降低的趋势。在保证喷油量不变时,有效热效率随过量空气系数增大而明显提高,当量燃油消耗率逐渐降低。随喷射时刻的推迟,热效率呈现先升高后降低的趋势。在过量空气系数为1.2,汽油喷射时刻为上止点前180°,乙醇喷射时刻为上止点前300°时,有效热效率达到最高值40.5%。此外,相比于汽油,添加乙醇燃料使得稀薄燃烧更稳定,循环波动更小。     

柴油机排放多环芳香烃与羰基化合物组分特征研究

使用色谱-质谱联用和高效液相色谱方法,精确定性和定量检测不同工况下柴油机排放的多环芳香烃和羰基化合物,并分析了它们的排放特征。在50%和全负荷时,多环芳香烃的平均比排放量分别为51.68μg/(kW.h)和104.76μg/(kW.h),羰基化合物的平均排放量分别为23.72μg/L和117.84μg/L。多环芳香烃和羰基化合物归一化研究表明:菲、蒽、荧蒽、芘之和占多环芳香烃总量的62%～66%,甲醛、乙醛之和占羰基化合物总量的63%～66%。多环芳香烃及羰基化合物组分在柴油机各工况间有较好的线性相关关系,说明柴油机工况的变化对多环芳香烃和羰基化合物组分特征没有明显影响。     

可变滚流对缸内流动循环变动影响的试验研究

利用PIV技术在一台基于直喷汽油机(gasoline direct injection,GDI)改造的光学发动机上测量了缸内滚流运动,通过进气道入口处翻板和进气道内挡板改变缸内滚流比,并利用本征正交分解(POD)方法将流场分解为平均流场、拟序流场、过渡流场和湍流流场,分析滚流运动对气流循环变动的影响。试验结果表明:翻板和挡板的组合能有效改变流场结构,使GDI汽油机缸内形成大尺度的单一滚流,滚流比提高近三倍。通过本征正交分解分析发现,拟序流场中拟序结构涡团的变动是缸内气流循环变动的主要来源。大尺度强滚流使平均流场占能比例大幅提升达30%,减少了能量向拟序流场的传递,使拟序流场循环变动降低近50%,从而抑制了缸内气流运动整体的循环变动。     

甲醇不同替代比率对DMCC排放影响的试验研究

对比研究了加装氧化型催化转化器后,甲醇对柴油的不同替代比率条件下柴油/甲醇组合燃烧(DM-CC)系统发动机排放的差异.试验结果表明,为使DMCC发动机的Nox、THC和CO的综合排放最优,在低负荷时,替代率不宜超过22%;中等负荷时,保持35%的替代比率较为理想;大负荷时,替代率可以增加,但不宜超过50%.研究发现,起燃温度较低的氧化催化转化器对全面改善DMCC发动机排放起着非常重要的作用.本研究结果为使DMCC燃烧方式实现低排放提供了重要途径.     

低散热压燃点火天然气发动机的设计与试验

为实现单一燃料天然气的压燃着火，针对天然气自燃温度高的特点，设计了具有低散热结构的分隔式燃烧宣，同时设置了进气管空气加热装置和分隔室内陶瓷电热塞加热装置。实验研究了分隔宣通道尺寸、进气管空气加热温度、燃烧室陶瓷隔热涂层对天然气压燃着火过程的相关影响。     

喷油提前角对非道路移动机械用柴油机性能的影响

以一台四缸非道路移动机械用柴油机为试验发动机,在喷油提前角为3℃A、1℃A和-1℃A条件下,对发动机的外特性、经济特性以及排放特性进行了研究。研究表明:喷油提前角的推迟,对发动机动力性影响不大;但对柴油机的经济性影响比较大,尤其是发动机运行在中高转速时;喷油提前角对排放也有较大影响,随着喷油提前角的推迟,CO和HC排放增加,NOx排放得到一定程度的改善;喷油提前角3℃A下的八工况点比排放得到大幅改善。因此,通过调整喷油提前角可使该非道路用柴油机达到拟国3排放法规的要求。