射流控制柴油机预混合压缩着火相位和排放研究

为有效控制柴油机预混合压燃着火相位,提出了射流控制压燃(jet controlled compression ignition,JCCI)方法。将一台186F柴油机改装成JCCI发动机,并进行了燃烧相位控制和排放特性试验。结果表明:CA10和CA50在较大的范围内与点火定时呈线性关系,说明在JCCI发动机中可实现对预混合燃烧相位的直接控制;在试验工况下JCCI发动机的NOx排放比原机降低较多,最大降幅超过90%;碳烟排放在低负荷与原机接近,中高负荷降低了92%;CO和THC排放比原机增加较多。     

单角试验炉煤粉射流着火可视化试验研究

本文通过一个图像采集与处理系统，将单角试验炉煤粉射流着火火焰锋面从背景中分离出来。将火焰锋面到燃烧器出口的最近距离定义为着火距离，对一种烟煤的试验研究结果表明，随着煤粉浓度的提高，其平均着火距离明显缩短。具有较高稳定性的钝体燃烧器的煤粉射流着火，倾向于在分离射流的外侧首先出现。     

复合供气压缩着火天然气发动机的试验研究

设计开发的天然气发动机压缩着火燃烧系统采用球形涡流室式燃烧室结构及天然气复合供气系统,通过台架试验研究了不同天然气供气方式、进气加热温度、高压供气定时和高、低压供气比例对着火燃烧和排放的影响.结果表明,高压供气定时、高低压供气比例、进气加热温度对天然气压燃和排放的影响均存在最优值;与天然气低压供气方式相比较,复合供气方式实现天然气发动机的着火起动需要较高的辅助加热条件;但是在扩展发动机运转范围方面具有明显优势.     

基于可变技术的均质充量压缩着火燃烧控制

均质充量压缩着火(HCCI)是目前发动机领域的研究热点之一。通过分析可变技术对HCCI着火燃烧相位控制的原理及其国内外的研究进展,为实现HCCI成功应用及扩大HCCI功率及转速范围探寻切实可行的方案。分析表明,综合利用可变技术是在更大范围内实现HCCI稳定燃烧、扩大HCCI燃烧功率输出的主要发展方向。     

乙醇-正庚烷燃料均质压缩过程着火与燃烧特性的研究

详细研究了乙醇正庚烷混合燃料实现均质充量压缩过程的自燃着火特性和燃烧特性。在单缸HCCI发动机上，开展了正庚烷、10％～50％乙醇正庚烷燃料在1800r／min下不同负荷时的试验研究。研究表明，在正庚烷中加入30％～40％比例的乙醇，HCCI运行的平均指示压力可以从0．34MPa拓展到0．52MPa，大负荷下的指示热效率达到50％，但低负荷热效率显著降低。由于乙醇较高的辛烷值，随燃料中乙醇比例的增加，低温反应明显推迟，发生低温反应的起始温度相应升高，峰值放热率降低，并且当乙醇比例达到50％以后，观察不到明显的低温反应。由此导致高温着火时刻推迟，燃烧持续时间延长。正庚烷、10％～30％乙醇正庚烷的HC较低，但是乙醇比例达到40％后，HC显著升高。CO排放在平均指示压力0．15～0．25MPa最高，负荷增加后得到改善。在供给相同的循环热量条件下，随乙醇比例增加，最大燃烧压力以及对应时刻、着火时刻都呈现明显的变动。     

异辛烷／柴油双燃料分层充质压缩着火燃烧的试验研究

在经改装过的单缸发动机上进行了双燃料分层充质压缩着火(SCCI)燃烧的试验研究.分析了异辛烷作为预喷射燃料,柴油作为缸内直喷燃料的SCCI着火方式和燃烧过程,并固定异辛烷预喷射油量,研究不同柴油直喷当量比φD对SCCI燃烧的着火、燃烧和排放的影响.研究表明:双燃料SCCI燃烧是一种既包含扩散燃烧又包含预混合燃烧的复合燃烧形式,φD不仅决定了SCCI燃烧中柴油自身的燃烧情况,还决定了异辛烷的着火状况.在固定的异辛烷预喷射油量下,必然存在相应的最优柴油直喷当量比.该φD条件下柴油燃烧充分,且异辛烷的着火状况最好,异辛烷的燃烧过程最接近均质压燃;同时,发动机经济性提高,整体排放显著改善.随着给定的异辛烷当量比φP的增大,最优直喷当量比φD会逐渐减小.     

氢气辅助正丁烷催化着火特性

针对氢气辅助正丁烷在Pt催化剂表面的着火特性,设计了实验系统,重点讨论了氢气量、催化剂长度、正丁烷当量比和雷诺数对着火过程的影响。实验结果表明,氢气量增加能够使着火过程变快;催化剂长度减小到一定程度不能引发正丁烷着火;随当量比和混合气总流量增加,正丁烷着火温度下降,相对于扩散和表面吸附作用,气相正丁烷的表面反应成为影响反应进程的关键性因素。     

正癸烷的中低温着火特性

在一台快速压缩机上进行了正癸烷在当量比0.46~1.50、压力0.7~1.5,MPa、温度范围600~750,K条件下的中低温着火特性研究.结果表明,正癸烷具有明显的两阶段着火特性;正癸烷着火延迟均随着温度、压力的升高而减小;不同当量比和氧气体积分数条件下的研究表明,正癸烷低温阶段着火延迟更依赖于燃料体积分数而对氧体积分数不敏感.采用两个正癸烷机理进行了模拟研究并与实验结果进行了对比,并通过敏感性分析研究了特定基元反应在控制正癸烷着火过程中的作用.     

均质充量压缩着火燃烧碳氢生成和边界层贡献的试验研究

试验研究了均质充量压缩着火(HCCI)燃烧过程中边界层区域HC生成、分布与消耗历程,考察了边界层各个区域对整体HC排放的贡献比例。为此,在快速压缩机上利用瞬态HC排放仪测量了均质混合气在当量比0.4、不同压缩比下靠近气缸盖底面和气缸体侧面不同距离的各测点在全反应历程内的HC浓度。研究发现:压缩比降低使得边界层效应更加明显;同一工况下,气缸盖底面和气缸体侧面的边界层厚度因受到压缩挤流和壁面传热的影响而不同,气缸体侧面的边界层效应比气缸盖底面的更加显著;靠近气缸盖底面和气缸体侧面2mm以内的区域对整体HC排放的贡献较高,气缸中心燃烧核心区域贡献较小。     

正戊醇/正十二烷二元燃料着火及燃烧特性

为了探究正戊醇/正十二烷二元燃料着火及燃烧特性,在高温高压定容燃烧弹中采用自发火焰发光法、纹影法、甲醛平面激光诱导荧光法以及OH*化学发光法研究了正戊醇/正十二烷二元燃料P20D80的着火延迟期、火焰发展、燃烧中间组分以及火焰浮起长度．结果表明：在相同工况下,与正十二烷(D100)相比,P20D80的总着火延迟期和火焰浮起长度更长,且两者的甲醛信号都在火焰浮起处的下游位置被逐渐消耗;P20D80的甲醛初生时刻延迟了100μs左右,可很好降低碳烟生成;与D100相比,在不同的环境温度工况下,P20D80的化学着火延迟期更长,但随着喷射压力的增加,P20D80的化学着火延迟期先大后小;此外,在相同工况下,P20D80物理着火延迟期与正十二烷物理着火延迟期的差值随着环境温度升高而略微升高,但随着喷射压力的增加而降低．     

甲醇发动机的点火正时和喷射正时优选的试验研究

缸内喷射、火花助燃甲醇发动机是在缸内形成一种层状分布的不均匀混合气，为获得优良的燃烧和排放性能，存在一个最佳的点火和喷射正时。此时着火延迟期最短，缸内混合气浓、稀分布最合理，平均火焰传播速度最快，热效率最高，效率和排放折衷最好。本文详细介绍了点火正时和喷射正时的优选过程及对缸内混合气浓度分布及燃烧过程的影响。     

电控组合泵柴油机喷油正时控制研究

作为喷油量和喷油正时均可灵活控制的时间式高压燃油喷射系统,电控组合泵的喷油正时直接关系到其所匹配的柴油机燃烧和排放性能,因此必须精确控制电控组合泵的喷油正时。本文详细分析了喷油正时的影响因素,对电控组合泵燃油喷射系统的喷射正时控制策略进行了设计,标定了起射和停喷延迟脉谱以及油量线性化脉谱。实机试验表明,应用此控制策略能有效保证柴油机的燃油喷射控制,实现了电控组合泵柴油机的平稳控制。     

丙醇/正庚烷混合燃料的着火特性

在一台快速压缩机上研究了不同比例的丙醇/正庚烷二元混合燃料在当量比为1.0、压缩上止点压力2,MPa、压缩温度为650~850,K时的着火延迟.利用混合燃料的详细动力学机理开展了丙醇/正庚烷着火特性的化学反应动力学分析.研究结果表明,在本文实验条件下和温度范围内,丙醇/正庚烷的着火延迟在不同的温度范围呈现不同的变化规律.在丙醇比例较低时,正丙醇/正庚烷混合燃料的着火延迟高于异丙醇/正庚烷混合燃料;丙醇比例较高时,二者的着火延迟非常接近.化学动力学分析表明,由于正庚烷低温反应根池的建立,丙醇在着火过程中也呈现出两阶段燃烧现象.路径分析表明,上止点温度的提高可使部分羟丙烷基发生裂解并增强系统活性.进一步的敏感性分析表明,对正丙醇/正庚烷混合燃料,正庚烷的脱氢反应和链分支反应对促进着火始终有重要影响,随着正丙醇比例的增加,正丙醇对混合燃料着火的抑制与促进都有较大的影响.异丙醇/正庚烷混合燃料的着火在异丙醇比例较大或上止点温度较高时对异丙醇的氧化更加敏感,抑制着火的反应始终为小分子基团的反应.     

气化炉渣着火特性试验研究

煤炭是我国的主题能源,我国正处于工业化快速推进阶段,未来较长时期,能源需求仍将快速增长.以煤气化为核心技术的煤制油、煤制气等产业在我国得到了大力发展,高残炭的气化炉渣作为燃料是一种重要的利用途径.本文依托哈尔滨锅炉厂有限责任公司一维火焰燃烧炉对气化炉渣的着火特性进行试验研究,研究表明:该种气化炉渣的着火温度为716℃,...     

基于OH-PLIF测量技术的煤粉射流火焰着火燃烧特性

在光学诊断型煤粉燃烧器系统上研究煤粉着火燃烧特性,利用ICMOS相机捕捉射流火焰总光强信号、自发辐射信号以及PLIF荧光信号,根据获得信号的品质,判断各种测试手段的优缺点.计算射流火焰总光强和PLIF荧光信号的着火延迟时间,分析PLIF测量手段的可靠性,结合OH-PLIF技术的瞬态图像,以及着火延迟时间的变化规律,分析射流火焰挥发分着火及燃烧特性.研究结果表明,颗粒群着火是挥发分先析出着火燃烧,然后加热焦炭颗粒燃烧的过程.     

着火油罐稳定燃烧时的辐射热分布

在Mudan模型的基础上,建立了着火油罐稳定燃烧时的热辐射模型,并计算了油罐周围辐射热流的水平和垂直分布,得出了其相应条件下的变化趋势。为验证其准确性,与汽油和柴油罐的火灾实验结果对比,吻合程度良好。对于油罐消防安全的工程设计以及火灾中灭火战术的制定都具有指导意义。     

甲基叔丁基醚对正庚烷均质压缩燃烧抑制效果的试验研究

研究了含甲基叔丁基醚(MTBE)的正庚烷HCCI燃烧特性和排放影响因素.在单缸HCCI发动机上,开展了正庚烷、10%～50%MTBE正庚烷燃料在1 800 r/min下不同负荷时的试验研究.研究表明,在正庚烷中加入MTBE后,低温反应时刻明显推迟,低温峰值放热率降低,负温度系数区持续时间延长,引起高温反应时间的推迟,从而使得最大平均指示压力(IMEP)增加,但是最小稳定运行IMEP也增加,燃烧效率相对降低.对影响HC和CO排放的参数分析发现,影响HC排放的主要参数是最高燃烧温度和燃料成分;而影响CO的参数主要有最高燃烧温度、最大压力升高率和平均指示压力.要保持较低的CO排放,最高燃烧温度要大于1 500 K,最大压力升高率高于0.5 MPa/°CA,平均指示压力大于0.3 MPa,燃烧持续时间小于9°CA.     

VE分配泵供油正时控制电磁阀的研究

详细介绍了新研制的电控式VE分配泵供油正时控制电磁阀工作原理、结构形式、参数计算、控制方式以及对应的驱动电路。性能试验结果表明：该电磁阀的通过流量、可靠性、响应时间、调宽范围、调频范围以及重复精度等性能指标都能满足实际控制需要。油泵供油正时调节范围和稳定精度也完全能满足发动机性能优化需要。这样通过调节电磁阀就可以实现发动机在不同工况下有最佳的供油提前角与之匹配，从而达到改善发动机经济性和动力性并降低废气排放之目的。     

正庚烷/空气着火过程的多时间尺度模拟

针对零维均质正庚烷/空气在定压条件下的着火过程,采用多时间尺度(multi time scale,MTS)的方法进行数值模拟.研究结果表明,正庚烷/空气的着火过程涉及到广泛的时间尺度.针对这一特性,引入了MTS方法,在计算过程中对具有不同特征时间的组分采用不同计算步长进行数值积分,从而高效精确地模拟着火过程.对不同初始条件下着火过程的数值实验表明,MTS算法不仅能够保证整个计算过程的精度,同时也能大大提高计算的速度.该方法可以应用到化学反应流的直接数值模拟中,可极大地提高计算速度.     

可变气门正时标定在气门正时设计中的作用

以一款2. 0 L增压直喷双可变气门正时(VVT)汽油机为研究对象,在一定的工况区域进行发动机台架试验,标定VVT。试验结果表明,41%工况的进气VVT处于极限开启位置,将进气开启定时再提前,可以进一步降低燃油耗。为此,对进气气门正时进行错齿改造并试验,验证新增的进气VVT角度可以使发动机获得更好的经济性表现。试验结果表明,错齿改造使发动机燃油耗降低,说明VVT的标定结果可以对气门正时设计提出改进意见。