研究型20 kW燃料电池发动机的设计及试验

为研究开发高性能燃料电池发动机,设计了一台研究型20 kW燃料电池发动机。在此发动机上研究了空气系统压力、流量、温度参数对燃料电池性能的影响,同时测试了氢气侧压力降。发现在一定氢气过量系数下燃料电池堆氢气侧压力降与输出电流成线性关系,对于间接判定燃料电池堆内液态水过多提供了依据。     

两种工况下进气相对湿度对燃料电池性能影响的研究

为研究进气相对湿度对燃料电池在不同工况(工作温度为70℃,进气相对湿度为40%和100%)下的影响,提出了进气加湿效率(Inlet Humidification Efficiency,IHE)模型。该模型将燃料电池总的水含量分为两部分:外部进气加湿携带的水和内部电化学反应生成的水,由此推导出进气加湿效率公式。建立几何模型并划分计算网格,将进气加湿效率模型导入计算流体动力学软件(Fluent)中进行计算。建立燃料电池测试系统,对工作温度为70℃,进气相对湿度分别为40%和100%的工况进行了试验。对IHE模型、Fluent模型和试验值进行比较分析,结果表明:当电池工作温度为70℃,电流密度为350 m A/cm2,进气相对湿度为100%时,IHE模型精确度比Fluent模型提高了37.4%;当进气相对湿度为40%时,进气加湿效率为34%。     

不同进气相对湿度下PEMFC进气加湿效率分析

为研究不同进气相对湿度下PEMFC的加湿效率,提出了进气加湿效率(IHE)模型。该模型认为燃料电池中的水由两部分组成,并推导出进气加湿效率计算公式。建立几何模型并划分计算网格,将IHE模型导入Fluent中进行计算。建立燃料电池测试系统,对工作温度为70℃,进气相对湿度分别为55%和85%的工况进行了实验。并比较分析了Fluent模型、IHE模型和实验值,结果表明:工作温度为70℃,进气相对湿度为55%,电流密度为350 mA/cm2时,IHE模型精确度比Fluent模型提高15%;在进气相对湿度为55%时,电池进气加湿效率达到52%。     

一种组合式滚流进气道结构

旨在探究一种能够提高多气门汽油机滚流进气道进气性能的新技术．通过分析滚流进气道进气充量的动力学，提出了由传统滚流进气道和副气道组合的进气道结构．用滚流试验的方法，对比了几个不同方位的副气道．证明利用副气道的作用，可以实现增强缸内滚流而不影响进气流量．     

轴承式摇臂在摩托车上的应用

介绍了一种新型轴承式摇臂在摩托车上的应用，以其取代常用的整体式普通摇臂，经过试验表明，这种新型摇臂能够有效地提高发动机的中低速扭矩。     

电控燃油喷射稀燃五气门CA1102Q汽油机试验

介绍一例汽油机多气门化改造的结果。由普通二气门ＣＡ１１０２Ｑ汽油机改造为电控、进气道喷射的五气门汽油机,在未提高压缩比的情况下,采用可变进气技术。实验结果表明：小负荷工况降低比油耗２４％ ,怠速排放降低到仅为国标限定值的１０％ ,低速及高速动力性提高１０％ ,并将稀燃工况拓宽到了９０％ 负荷范围,显示了汽油机多气门化改造的潜力。     

多气门汽油机滚流进气道结构的研究

为设计多气门汽油机强滚流进气道，作对所设计的几种滚流进气道模型在稳流试验台上进行了性能测试。结果指明了强滚流进气道对结构的要求，揭示了上大下小的喉口截面形状的进气道可得到较强的滚流强度，但难以提高综合进气性能指标，并证实用滚流进气道与作研制的导流型副气道的组合进气方案可实现提高滚流强度而不牺牲进气流量系数。     

电控燃油喷射稀烯五气门CA1102AQ汽油机试验

介绍一例汽油机多气门化改造的结果，由普通二气门ＣＡ１１０２Ｑ汽油机改造为电控、进气道喷射的五气门汽油机，在未提高压缩比的情况下，采用可变进气技术。实验结果表明，小负荷工况降低比油耗２４％，怠速排放降低到仅为国标限定值的１０％，低束及高速动力性提高１０％，并将稀工部拓宽到了９０％负荷范围，显示了汽油机多气门化改造的潜力。     

阳极压力降对质子交换膜燃料电池性能的影响

为了研究阳极压力降对质子交换膜燃料电池性能的影响,提出了一个新的相对湿度-压力降(RHPD)模型。RHPD模型考虑了由阳极含水量变化引起的质子交换膜燃料电池阳极压力降变化的现象。将RHPD模型通过自定义函数导入Fluent中,完成燃料电池在不同工况下的仿真计算。对工作温度为60℃,阴极相对湿度为50%,阳极相对湿度分别为25%,50%,75%下的电池性能进行了测定。通过比较Fluent模型,RHPD模型和试验数据三者发现:相对湿度为25%,电流密度为445 mA/cm~2,RHPD模型和试验值数据间仅存在0.11%误差。     

缸内燃油喷射发动机碳烟生成机理特征分析

为精确计算压燃式缸内燃油喷射发动机中的碳烟生成,提出了新的计算模型. 不同的燃烧室区域应用不同的计算模型,当区域温度T<1 500 K,只计算气体状态下生成的碳烟前驱物PAHs;当区域温度T≥1 500 K,碳烟前驱物PAHs和源项均进行计算。计算前驱物PAHs利用修改的F-M模型,碳烟源项的生成包括碳烟的起始、生长、氧化以及聚合。同时认为温度和过量空气系数是影响碳烟生成的最主要因素,即在温度T>1 500 K,过量空气系数Ф<0.6才能产生碳烟. 新的计算模型移植在KIVA-3V源代码中,计算了直喷式发动机在不同喷射时间、不同轨压下的碳烟瞬态值,并用试验验证了该模型. 给计算直喷式柴油机生成的碳烟提供了新的方法.