CH4/H2-空气预混气流动点火特性

搭建了隧道燃烧室流动点火平台,使用纳秒脉冲高频放电探索CH_4/H_2-空气预混气的流动点火特性.通过实验获得了不同掺氢比(a为0、5%、10%)和不同放电频率(f为10 k Hz、15 k Hz、20 kHz)对点火成功率P_(ig)的影响.结果表明随着掺氢比和放电频率的增加,点火能量相同时,P_(ig)也迅速提高.在相同放电时间内存在最佳的放电功率,功率太高或太低都不利于点火.此外,通过数值计算模拟了初始火核的发展,进一步阐明了掺氢有利于提高P_(ig).     

激光诱导火花点火和电火花点火着火过程的对比研究

应用高速纹影成像技术研究调Q Nd:YAG纳秒脉冲激光诱导火花点燃汽油/空气混合气的火核发展过程,并与传统电火花点火的火核发展过程相对比,详细阐述了激光诱导火花点火过程中有别于电火花点火过程的球形火核发展的三瓣结构火核的形成机理。进一步研究了0.1MPa、363K条件下,激光诱导火花、电火花点燃不同当量比下的汽油/空气混合气的着火概率。研究结果表明:激光诱导火花点火可以提高燃烧速度,并且能扩展稀燃极限,其在点燃当量比0.6(电火花点火稀燃极限)的稀混合气时,着火概率达65%~70%。     

预混湍流燃烧的实验研究

介绍并分析了甲烷－空气混合气在定容燃烧弹内进行火花点火预混湍流燃烧的实验结果,得到了火核的初期发展,湍流参数对燃烧特性的影响以及不同电极间隙下的失火炫等具有实用参考价值的重要结论。     

微波辅助点火对甲烷预混球形火焰的影响

基于微波等离子体辅助点火可视化试验台架和分离影响因素的研究思路,试验了不同脉冲频率和峰值功率下微波辅助火花塞的放电特性,以及当量比为0.6～1.0、环境压力为0.1～0.7 MPa下的甲烷-空气预混球形火焰的着火及传播特性.干放电试验结果表明:微波脉冲频率为1 kHz时,由于第一个微波脉冲正处于放电电子密度高峰时刻,微波对火花塞放电核心膨胀的加速作用最明显,随着微波脉冲频率的增大,微波强化放电的效果减弱;随微波源的峰值功率增大,微波脉冲对放电的强化作用愈发明显.点火试验结果表明:频率为1 kHz、峰值功率为1 kW微波脉冲的馈入,使当量比为0.6、环境压力为0.1 MPa下的早期火核生长速度提升了60%,随着当量比的增加,微波对火焰发展的增强幅度减小;随着环境压力的增加,微波对点火的增强作用减弱.总之,微波对火焰发展的增强作用主要是对初始火核发展的促进;在火焰后期,燃料燃烧的热能远大于微波能量,导致微波的馈入对后期燃烧过程没有明显影响.     

在定容燃烧弹中湍流特征参数对预混燃烧的影响

:给出在定容燃烧弹中火花点燃 CH4-空气充量进行湍流预混合燃烧的试验结果并进行了分析 ,得到一些有价值的结论 :如在火核起始发展期中存在一个最小火焰传播速度 ,此时的火核半径与湍流积分长度标尺大致相等 ,增加湍流强度 (u <1 .8m/s) ,瞬时燃烧率增加 ,燃烧持续期缩短 ,相对缓燃期增加 ,相对主燃期缩短 ,这是组织湍流可以提高火花点火发动机热效率的主要原因。此外本文还给出不同间隙的失火率并指出减少火核向电极传热是减少失火率的主要措施     

放电参数对高频纳秒脉冲多流注点火的影响

在可视化定容燃烧弹中,采用高频纳秒脉冲驱动沿面介质阻挡放电(SDBD)等离子体发生系统,研究了不同放电脉冲间隔和脉冲数下多流注放电的形态与能量特性及其点火助燃效果．放电试验表明：所开发的等离子体发生系统单脉冲能量约为5 mJ,平均功率超过10 kW;脉冲间隔为50μs的40个脉冲能产生环绕中心电极分布的8个流注通道,流注长度超过12 mm;随着脉冲频率或脉冲数的减少,流注长度减小．点火试验表明：脉冲间隔为50μs的30个脉冲能产生环绕中心电极的8个火核,火核初始火焰半径超过4 mm;随着脉冲频率或脉冲数的减少,火核数量和火焰半径减小,燃烧相位也明显推迟．脉冲频率和脉冲数的改变对SDBD等离子体的能量和形态影响很大,改变放电参数可以实现对燃烧相位的调整．     

双点火间隙等离子流火花塞的设计与探讨

通过分析火花塞等离子体产生机理及点火过程中等离子流能量的变化,设计出双点火间隙电极结构的等离子流火花塞及其点火电路,该火花塞工作时两个间隙同时点火形成双火核,点火能量增大.放电测量结果为,当特征长度L+=10mm,电极间隙h=1.0mm时,点火电压为19000V,最大峰值电流为200A,点火能量为103mJ.     

高能点火及滚流强化对直喷汽油机稀燃的影响

为了清晰地观察缸内的状态,采用配备光学玻璃缸套的单缸发动机．粒子图像测速技术(PIV)用于对进气道高滚流改造进行量化评价,相比原始进气道,滚流比为原来的1.67倍．点火能量从65 m J增加到300 m J,在无油喷射状态下,高能点火的电弧更长,但长电弧有被短路的可能．长电弧持续时间更长,峰值面积约为普通点火的4倍．研究了点火能量和滚流强度在不同过量空气系数下对燃烧稳定性、稀燃极限和燃烧过程的影响．结果表明：高能点火能使稀燃极限的过量空气系数扩大0.2,而高滚流能使燃烧循环变动降低50%．在微观层面上,火焰变动存在显著差异．高能点火较大的火焰变动有助于初始火核的形成和火焰的传播．累积放热时刻(MFB 50-90)这段时间内稳定的火焰对整体燃烧稳定性起主导作用,是高能点火能扩大稀燃极限的重要原因．     

光流法测速在点火过程研究中的应用

光流法作为一种运动图像分析方法,正在越来越广泛地被应用于燃烧诊断领域,它能够定量获得火焰面位移速度．在强迫点火过程研究中,准确测量火核的演变速度能够更清楚地揭示其物理化学过程本质,基于此,本文验证了利用光流法研究点火过程的可行性,并分析了其准确度,研究了静止混气和扩散射流中的强迫点火过程,定量展示了强迫点火过程中火核的发展速度,可为点火模型的建立提供数据支撑．结果显示,射流中火核的发展速度呈现先慢后快的特点,并且在发展过程中,其速度矢量场中会出现多个发散源．     

脉冲爆震发动机的点火-起爆性能

针对两相无阀脉冲爆震发动机(PDE),研究了点火能量、工作频率、发动机直径、进气方式和燃料种类等对PDE点火-起爆性能的影响.结果显示,随着点火能量的提高,点火-爆时间逐渐减小.随着PDE工作频率的提高,点火-起爆时间逐渐减小;但是点火能量对PDE点火-起爆时间的影响随着工作频率的提高而有所降低.随着PDE直径的增加,点火-起爆时间有所增加.火箭式PDE点火-起爆时间略低于对应工况下的吸气式PDE.采用煤油为燃料的PDE点火-起爆时间略高于采用汽油的PDE点火-起爆时间,且随着PDE工作频率的提高,两者差距逐渐缩小.     

火花点火发动机燃烧循环变动的理论研究

本文改进了一个火花点火发动机的准维计算模型，并对燃烧的循环变动进行了理论计算研究。这个模型包括点火时刻火花塞附近气流平均速度、湍流强度、气缸内残余废气系数以及缸内总的混合气质量等的循环变动的影响。将计算结果和试验结果进行了比较，证实了用这个模型可以较精确地预测燃烧的循环变动。另外，运用这个模型分别讨论了湍流强度、火焰中心位置在缸内的移动，以及残余废气系数的循环变动对不同燃烧阶段循环变动的影响程度，从而得出了一些有益的结论。     

Spark ignition and the early stages of turbulent flame propagation

A hydrodynamic mathematical model is presented, without chemical kinetics, for the ignition of gaseous mixtures. Solution schemes are discussed and computed results presented for the initial shock wave propagation and the slower spreading of the thermal wave from the narrow spark discharge channel.Different spark power-time profiles are analyzed and it is clear that a central problem is the slow spread of energy from the discharge channel to ignite a critical volume. An initial high energy input aids this process. Ignition delay times are presented, based upon thermal ignition criteria. Minimum ignition energy is increased for turbulent mixtures because of the effects of flame straining.Ignition experiments are reported for a fan-stirred bomb. Spark power profiles and turbulent velocities were controlled and CH emission intensities measured. Ignition and flame development were traced from high speed schieren photographs. Three regimes are delineated: localized ignition, spark assisted flame propagation, and normal propagation.     

Spark kernel development in constant volume combustion

Experimental data on the spark kernel development in constant volume propane-air mixtures is re-examined. With a logarithmic interpretation of this data, the early radius of the kernel is found to be R ∼ t^1/5. This power law is explained in terms of an original similarity variable.     

火花点火式天然气发动机技术分析

本文简要介绍了目前国内外火花点火式天然气发动机的研究、开发、应用现状及必须着重解决的一些问题。     

用火花塞光纤传感器对火花点火式发动机燃烧进行研究

使用火花塞光纤传感器对ＢＪ４９２Ｑ汽油机燃烧进行研究,同时应用压力传感器进行对比测试,发现在正常燃烧时,测得的光强和气缸压力工轴转角和峰值都有良好的相关性,所测光信号曲线能够更准确地反映燃烧时间参数,爆震燃烧时,火花塞光纤传感器探测的光强急剧增大和高频波动可表明爆震发生和爆震强度,所研制的火花塞光纤传感器具有可行性。     

火花点火发动机激光诱导荧光及散射测量技术应用研究

本文就汽车发动机的激光测量技术问题，重点介绍了散射光法及激光诱导荧光法在发动机研究开发过程中的应用及其机理。这些方法对电子控制稀燃火花点火发动机的设计和优化具有重要意义。     

基于CMAC的点火提前角控制怠速稳定性的研究

根据点火提前角与怠速转速之间的规律性,并与神经网络控制器CMAC(Cerebellar Mcdel Articulation Controller)相结合,提出了基于点火提前角的怠速稳定性控制方法,对燃用LPG单缸汽油机进行了怠速稳定性控制的试验研究。结果表明点火提前角的自动调节对怠速稳定性的控制效果明显,CMAC控制器能有效地用于发动机怠速控制。     

基于火花塞离子电流信号的发动机爆震检测研究

气缸内燃烧时产生大量的离子，在火花塞上施加适当偏置电压就会形成离子电流。离子电流信号包含了丰富的燃烧信息。作者研究了焰后区的离子电流信号与爆震的关系。试验表明离子电流高频部分的平均能量的大小与爆震有关，可以用于检测爆震的发生和强度。同时还给出了基于离子电流信号的临界爆震强度与转速之间的关系。     

关于火花点火发动机预混燃烧若干问题的研究进展

围绕降低火花点火发动机的有害排放和提高其经济性，内燃机工作者对火花点发动机的燃烧进行了大量的基础研究工作。本文对其中若干问题的研究现状与动态进行了综述，以期对火花点火发动机预混燃烧的基础研究有一个最基本的了解。     

火花点火对CAI燃烧过程的影响

CAI燃烧具有高效节能和低NOx的优点,但CAI燃烧也存在燃烧始点和放热率难以控制的难点。通过添加火花点火的方法,在缸内制造热点,产生有助于CAI燃烧的着火条件,从而达到了控制CAI燃烧始点的目的。试验表明,在添加火花点火后,着火滞燃期明显缩短,CAI着火及燃烧更稳定,并对经济性有一定改善。火化辅助点火也有利于CAI运行范围向更低负荷方向拓展。因此,火花点火可以作为控制CAI燃烧的一种辅助手段。