火花点火发动机末端混合气自燃化学的实验研究

本文介绍碳氢燃料的自燃化学过程的实验研究结果。试验研究是在一台倒拖发动机上进行的。实验中研究了进气温度，燃料辛烷值，发动机转速和压缩比对燃料氧化和自燃的影响，对实验中的燃料自燃变化规律以及自燃从无到有的连续循环间的放热过程进行了总结，并对实验中的一些特殊现象进行了可能的解释，指出焰前反应中间产物的某些特性及其对焰前反应的重要影响。     

初始进气充量成分对末端气体自燃化学特性的影响

本文介绍了在一台单缸二冲程爆震实验发动机上，研究进气充量中不同的残余气体成分对焰前反应及自燃的影响的实验结果。结果表明，初始进气充量中含有一定量的残余废气时，抑制了自燃；在残余废气中含有一定量的部分氧化产物时，促进了低温化学反应和自燃。低温化学反应所释放的热量以及活性中间产物的积累导致了终燃混合气的自燃。ＲＯＮ５３汽油的自燃过程表现为两阶段着火特征。     

初始进气充量成分对末端气体自然化学特性的影响

本介绍了一台单缸二冲程爆震实验发动机上，研究进气充量中不同的残余气体成分对焰前的反应及自燃的影响的实验结果。结果表明，初始进气充量中含有一定量的残余废气时，抑制了自燃；在残余废气中含有一定量的部分氧化产物时，促进了低温化学反应和自燃。低温化学反应所释放的热量以及活生中间产物的积累导致了终燃混合气的自燃。ＲＯＮ５３汽油的自燃过程表现为两阶段着火特征。     

焰前放热对GCI发动机燃烧性能的影响

汽油压燃(GCI)发动机燃用低辛烷值(RON=60～80)燃料时具有更佳的燃烧和排放性能.低辛烷值燃料具有低温反应特性,存在明显的焰前放热现象,对发动机着火及燃烧过程产生重要作用.基于一台高压缩比单缸机,选用研究法辛烷值为75的甲苯标准参考燃料(TPRF),研究了不同喷油时刻、进气温度、进气压力和辛烷值敏感度下的焰前放热特性及其对GCI发动机燃烧性能的影响.结果表明:当喷油时刻提前至上止点前90°CA以上时存在明显的焰前放热现象;提高进气压力或降低进气温度会促进低温化学反应,焰前放热增强,在负温度系数区域,提高进气温度会使滞燃期延长,主燃烧相位滞后;降低燃料辛烷值敏感度会提高混合气低温反应活性,促进焰前放热重心及主燃烧相位提前.     

汽油机燃烧过程模拟计算及爆震预测

将计算焰前反应的化学反应动力学模型与燃烧模型及湍流火焰传播模型相结合,建立了含有碳氢燃料焰前反应的简易化学动力学模型的汽油机双区燃烧模型。用该模型能较好地模拟汽油机燃烧过程,并能实现爆震预测,研究影响爆震发生的诸多因素。采用此模型对４９２ Ｑ Ａ 汽油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。     

热分层对HCCI燃烧过程的影响

在一台经改装的单缸光学发动机上进行不同热分层下均质压燃燃烧过程实验研究.保证每循环供油量一定,燃料为正庚烷,转速为600 r/min,进气压力为0.1 MPa,进气温度分别为95℃和125℃;循环冷却水温度分别为55℃、65℃和85℃.研究结果表明,冷却水温度和进气温度的变化,改变了缸内温度分布,对HCCI这种受控于化学反应动力学的燃烧过程有很大影响,引起微弱自燃着火、局部燃烧淬熄和相对均匀燃烧等不同燃烧过程;缸内热分层越大,自燃着火传播速度越慢,燃烧的不均匀性越大;增大缸内热分层,可以降低燃烧反应速率,具有拓宽HCCI运转工况范围的潜力.     

高辛烷值燃料HCCI燃烧特性的变参数研究

构建了一种高辛烷值燃料与空气压缩自燃反应机理(89种组分,413个反应)。用在快速压缩机上获得的试验数据对它进行了验证,考察了机理的有效性。然后将其嵌入内燃机模型,在CHEMKIN平台上对这种燃料的HCCI燃烧特性进行了变参数的数值模拟,研究了进气温度、进气压力、空燃比、压缩比、转速和EGR等因素对燃烧特性的影响,同时预测了缸内反应物、生成物、自由基浓度随曲轴转角变化的历程。计算结果对燃用高辛烷值燃料HCCI发动机燃烧过程的优化提供了依据。     

拟闭式循环柴油机着火过程的研究

简要分析了以“人造大气”工作的闭式循环柴油机所需解决的技术问题和理论问题。针对发动机工作过程的特点，着重就工质成分对拟闭式循环柴油机自然着火过程的影响进行了实验和研究。结果表明，添加氩气有助于缩短冷焰和热焰诱导期，而工质中ＣＯ２浓度的增加则会延长冷，热焰诱导期；在着火滞燃期随工质成分而变化的趋势上，理论计算与实验测量基本相吻合。     

氢燃料发动机性能参数的研究

针对氢作为发动机燃料的优越性以及氢燃料发动机的特点、技术发展趋势进行了简要概括,并在此基础上,结合实验研究,对压缩比、当量比、过量空气系数对氢燃料发动机性能的影响进行了分析研究.     

发动机缸内自燃着火与火焰传播的调控

在一台轻型光学发动机上对比了部分预混压燃(PPC)和燃料活性控制压燃(RCCI)两种燃烧模式的着火及燃烧发展过程,并分别探究了不同喷射策略对两种燃烧方式的影响.研究发现,对于PPC燃烧模式,混合气浓度分层越小,燃烧过程中自燃占比越高;混合气浓度分层越大,燃烧过程中火焰传播占比越高.对于RCCI燃烧模式,缸内直喷高活性燃料比例较高时,燃烧是从高活性区到低活性区分阶段顺序自燃;缸内直喷高活性燃料比例较低时,燃烧是火焰传播与自燃共同主导的过程.从而阐明了PPC和RCCI相较于均质压燃(HCCI)能够实现更高负荷高效清洁燃烧的本质是,燃烧发展历程从单纯的多点自燃燃烧转变为火焰传播与自燃共存.     

无焰燃烧研究进展及其应用

无焰燃烧具有燃烧温度分布均匀、燃烧效率高、污染物排放低的等优势，是21世纪最有发展前景的燃烧技术之一。综述了无焰燃烧的燃烧特性与判别方法，目前研究中主要以观察火焰锋面的方法为主，烟气内部循环率、温升判定为辅；无焰燃烧的形成与燃烧特性受多方面因素影响，基于已有研究阐述了燃料种类与工况条件对无焰燃烧的影响，分析了气体燃料和固体燃料的无焰燃烧低NO_x排放机理，最后结合现有应用情况展望了无焰燃烧的研究和发展方向。     

喷射参数对二甲醚PPCCI发动机燃烧与排放特性的影响

在一台6缸增压电控共轨二甲醚发动机上进行试验,研究了预喷时刻、预喷燃料量、喷射压力、主喷时刻等喷射参数对二甲醚部分预混合充量压缩燃烧(PPCCI)发动机燃烧与排放特性的影响。试验结果表明:随预喷时刻提前,缸内压力峰值降低,二甲醚发动机缸内燃烧由两阶段放热转变为PPCCI三阶段放热,氮氧化物(NOx)排放显著降低,HC和CO排放升高;随预喷射燃料量增加,缸内压力峰值及预混合燃烧的冷焰反应和热焰反应速率明显增大,NOx排放逐渐降低,HC和CO排放显著升高;随喷射压力降低,预混合燃烧热焰反应速率增加,主喷扩散燃烧始点推迟,扩散燃烧放热率峰值和NOx排放明显降低,HC和CO排放升高;随主喷时刻推迟,预喷预混合燃烧几乎没有变化,主喷扩散燃烧延后,缸内压力峰值和放热率峰值降低,NOx排放显著降低,HC和CO排放升高。     

末端气体自燃前燃料的氧化放热化学动力学模拟

低温化学反应能够产生大量的活性基 ,并有显著的热量释放 ,足以使末端气体温度提高到自燃的程度。作者基于低温化学反应机理 ,建立了一个简易化学动力学模型 ,当给定混合气的量和初始计算温度时 ,该模型能预测出混合气氧化反应的温度、累积放热量以及产物浓度随曲轴转角的变化曲线。用此模型预测了 PRF75燃料在倒拖发动机上压缩自燃前的氧化放热过程 ,结果表明 ,模拟结果与试验结果吻合较好     

固体推进剂火箭发动机羽焰温度诊断的遗传算法研究

推进剂的羽焰温度是固体推进剂火箭发动机的重要参数,对于研究发动机内的燃烧过程具有重要价值．使用多波长高温计实现对固体推进剂火箭发动机羽焰温度的测量．根据多光谱辐射测温的参考温度数学模型和测量得到的数据,判断羽焰的发射率与波长的关系．并对二者的关系进行非线性拟合,采用遗传算法进行优化计算得到羽焰温度和发射率．实验结果表明,羽焰温度计算值与火箭发动机设计者提供的理论值之差在±20 K以内,说明该方法是解决固体推进剂火箭发动机羽焰温度测量的可行性方法．     

DME均质充量压燃着火过程的数值模拟研究

以新型发动机代用燃料二甲醚(DME)为例，采用最新研究的DME化学动力学反应机理(DME氧化机理包括336个基元反应，涉及78种组分)，利用美国SANDIA国家实验室开发的cHEMKIN-Ⅲ软件，进行了DME均质充量压燃着火过程的数值模拟，并从理论上讨论分析了压缩比、进气温度、进气压力、燃空当量比、发动机转速对燃料着火时刻的影响。研究结果表明：DME的HCCI燃烧过程有明显的两阶段，压缩比、进气温度、进气压力、燃空当量比和发动机转速等参数的改变都会导致DME压燃着火过程的显著变化。     

植物油作为发动机燃料及生物柴油制备的研究

本文详细介绍了植物油作为发动机燃料的4种应用方式。生物柴油是绿色可再生能源，由动植物油的酯交换反应获得。讨论了生物柴油制备过程中的反应动力学以及水份、游离脂肪酸、催化剂、醇油摩尔比、反应温度等对酯交换的影响。     

二甲基醚/天然气双燃料均质压燃过程详细化学反应动力学数值模拟研究(Ⅰ)--二甲基醚反应机理研究

应用零维详细化学反应动力学模型对二甲基醚均质压燃燃烧反应机理进行了数值模拟研究。结果表明二甲基醚放热反应为典型的双阶段放热反应，经历低温反应、负温度系数区域和高温反应三个过程．高温反应又分为蓝焰和热焰两个阶段。二甲基醚自燃着火由过氧化氢(H2O2)分解所控制，甲醛(CH2O)是过氧化氢的主要来源。基于化学敏感性分析．得到了均质压燃二甲基醚反应的主要途径：首先是二甲基醚脱氢，经过两次加氧后得到甲醛基；然后生成甲酸基(HCO)；最后生成一氧化碳(CO)。在二甲基醚的氧化反应过程中，氢氧根(OH)发挥着重要的作用，它是二甲基醚脱氢反应和CO氧化过程中的主要自由基。     

水反应金属燃料发动机二维多相燃烧数值模拟

水反应金属燃料发动机系统构型研究需要以燃烧数值模拟作为研究基础．基于FLUENT软件,建立了水反应金属燃料发动机内多相湍流燃烧仿真模型,开展了二维轴对称数值模拟研究．计算研究和分析表明,燃气发生器加补燃室结构的水反应金属燃料发动机流场结构复杂;喉径变化对液滴掺混效果、金属颗粒燃烧效率和液滴蒸发效率影响显著．     

末端气体自燃前燃烧的氧化放热化学动力学模拟

低温化学反应能够产生大量的活性基,并有显著的热量释放,足以使末端气体温度提高到自燃的程度。作者基于低温化学反应机理,建立了一个简易化学动力学模型,当给定混合气的量和初始计算温度时,该模型能预测出混合气氧化反应的温度,累积放热量以及产物浓度随曲轴转角的变化曲线。用此模型预测了ＰＲＦ７５燃料在倒拖发动机上压缩自燃前的氧化放热过程,结果表明,模拟结果与试验结果吻合较好。     

模拟研究气体燃料发动机燃烧过程的快速压缩膨胀机

将研究柴油机和汽油机的快速压缩膨胀机进行改制，使之可模拟气体燃料发动机中的燃料工将该快速压缩膨胀机用于模拟沼气发动机燃料过程的研究。结果表明：该快速压缩膨胀机可较好地模拟发动机中的燃烧过程，并具有燃烧室结构，工况参数可调等优点。