准均质充气压缩点燃（QHCCI）燃烧系统的模拟研究

建立了一个准维数学模型。将扩散燃烧和火焰传播燃烧同时分别加以计算,并有机结合,对准均质充气压缩点燃（QHCCI）燃烧系统进行了数学模拟。利用模型和试验结果;对QHCCI燃烧系统的工作机理进行了研究。研究结果表明,少量汽油被引燃柴油卷吸进入喷雾区,增加了扩散燃烧的燃油质量;当预混合气开始燃烧后,扩散燃烧并没有结束,一般地,QHCCI燃烧系统的燃烧放热率曲线具有特殊的“双峰”现象。     

柴油、天然气双燃料发动机的燃烧特性分析

研究了柴油,天然气双燃料发动机的燃烧特性,并着重分析了引燃柴油供给系统参数对双燃料发支持性的影响。以试验为基础,首先简要比较了柴油,天然气双燃料发动机与柴油机的燃烧特性,并对比了负荷对双燃料发动机燃烧特性的影响。然后分析了最小循环喷油量,引燃柴油量,引燃油喷射压力,喷嘴参数及供油提前角等引燃柴油供给系统参数对最高爆发压力,燃烧放热率,着火开始时间、累积燃烧放热率等柴油,天然气双燃料发动机燃烧特性的     

进气道喷射乙醇柴油引燃的燃烧特性可视化

在一台光学发动机上,针对进气道喷射乙醇、柴油引燃的双燃料模式,通过改变引燃柴油的喷射脉宽和喷射定时,对燃烧特性进行了试验.研究发现:与纯柴油试验结果相比较,双燃料模式时,由于乙醇蒸发吸热的作用,缸内温度有所降低,受此影响,压缩压力降低0.3~0.5,MPa,滞燃期增加10~15°,CA,火焰呈明显的蓝色.并且,在试验条件下,引燃柴油的喷射提前角为上止点前16°,CA时,燃烧图像为典型的柴油引燃乙醇燃烧过程,最高燃烧压力对应的相位为上止点后9.6°,CA,50%累积放热对应的相位为上止点后9.1°,CA,说明燃烧效率较高.     

双燃料发动机的燃烧模型

针对双燃料发动机燃烧特性，建立了柴油喷雾扩散燃烧子模型和气体燃烧均质混合气火焰传播燃烧子模型，应用该模型研究了双燃料发动机燃烧机理，计算结果和实验结果相当吻合。计算表明：当引燃柴油比例较大时，双燃料发动机燃烧过程以喷雾混合控制燃烧为主，柴油喷雾扩散燃烧模型与实测较吻合；当柴油比例较小时，该过程以均质混合气火焰传播燃烧为主，均质混合气火焰传播燃烧模型与实测软吻合。计算结果表明，引燃柴油量对双燃料发动机性能影响较大，引燃柴油减少，着火滞燃期延长，缸内最大爆发压力升高。     

甲醇燃料低速机性能仿真研究北大核心CSCD

基于某型低速柴油机,利用CONVERGE仿真软件建立了柴油模式缸内燃烧模型,并根据试验数据进行了燃烧模型标定。在标定的柴油模式缸内燃烧模型的基础上,将3个甲醇喷射器和3个引燃柴油喷射器安装在缸盖上,每个甲醇喷射器与引燃柴油喷射器成30°夹角安装,开展了柴油引燃甲醇燃烧模式缸内燃烧模拟,在100%负荷下研究了甲醇喷射器喷孔大小、引燃柴油喷射正时对发动机着火及燃烧过程的影响及与原柴油模式的对比。研究表明:甲醇喷射持续期为25°时,可以得到与原柴油机相近的缸内峰值压力水平;甲醇喷射正时不变的情况下随着引燃油喷射正时的提前角减小,发动机整体性能呈下降趋势,但下降幅度较小。     

柴油引燃天然气发动机不同喷射时刻和引燃油量下的燃烧和颗粒排放特性研究

在一台改装的柴油引燃天然气发动机上对不同的柴油喷射时刻和引燃油量(喷射油量)下的燃烧和颗粒排放进行了试验研究,并对相关的燃烧和颗粒排放特性进行分析。研究结果表明:随着喷射时刻和引燃油量的变化,柴油引燃天然气发动机的颗粒排放呈现单峰分布,其粒径分布无太大的变化,峰值粒径出现在29nm附近。随着喷射时刻的提前,纳米级颗粒数量浓度显著增加,颗粒的质量浓度呈现先减小后增加的趋势,滞燃期逐渐推迟,总燃烧持续期先减小后缓慢增加,相应的放热率曲线型心在逐渐靠近上止点后逐渐远离;随着引燃油量的增加,柴油引燃天然气发动机滞燃期和总燃烧持续期持续减小,放热率曲线型心逐渐靠近上止点,发动机排放颗粒的数量浓度明显减小,但其颗粒的质量浓度逐渐增加。     

乙醇/柴油双燃料发动机的燃烧及排放特性研究

在柴油机试验台架上,研究了进气道口电控喷射乙醇,缸内直喷柴油引燃乙醇的方式,开发了电控乙醇/柴油双燃料发动机。研究了乙醇/柴油双燃料模式的燃烧及排放特性.随着引燃柴油量的降低,最大爆发压力下降,NOx和排烟下降幅度加大,但THC和CO排放均有升高.通过调整控制参数如乙醇/柴油的喷射比例,可使发动机达最佳燃烧状态及较低的有害排放,因此说乙醇/柴油双燃料模式是一种有前途的、可行的发动机发展方向.     

甲醇/柴油双燃料发动机的性能

在一台柴油机基础上，采用气道口电控喷射甲醇，缸内柴油引燃甲醇的方式，开发了电控甲醇／柴油双燃料样机，并通过发动机台架实验，研究了柴油／甲醇双燃料燃烧模式在燃烧特性、燃油经济性及排放性能方面的特点．与原发动机相比，双燃料模式的最高爆发压力下降，压力升高率上升，排烟和NOx大幅度下降，但THC和CO排放均升高．该方法能使甲醇喷射量得到精确控制以便燃烧达到最佳状态，是甲醇／柴油双燃料发动机可行的技术方案．     

增压中冷柴油-天然气双燃料发动机燃烧特性的实验研究

对天然气替代率、引燃柴油喷油时刻和中冷后进气温度等燃烧系统参数对增压中冷柴油—天然气双燃料发动机燃烧特性的影响进行了实验研究。研究结果表明：增压中冷柴油—天然气双燃料发动机的燃烧放热速率比纯柴油快，引燃柴油的着火时刻和缸内燃料空燃比值决定着双燃料发动机的燃烧特性，即着火时刻在上止点前且空燃比值较小时，其燃烧接近于定容燃烧过程，随着天然气替代率的升高，缸内最大爆发压力和最高燃烧温度升高；而着火时刻在上止点后且空燃比值较大时，其燃烧接近于等压燃烧过程，随着天然气替代率升高，缸内最大爆发压力和最高燃烧温度降低。最大爆发压力、最高燃烧放热率和最高燃烧温度随引燃柴油喷油提前角的增大而升高；而随着进气温度升高，最大爆发压力和缸内温度增大。     

引燃柴油供给系统对双燃料发动机性能的影响

以实验为基础,研究了引燃柴油量、供油提前角、喷油器参数、针阀开启压力等引燃柴油供给系统参数对柴油／天然气双燃料发动机的燃烧特性、动力性、经济性、排放性等的影响。通过对试验结果的比较与分析,提出了改善双燃料发动机引燃柴油供给系统参数的措施。     

喷射时刻对柴油和汽油/柴油混合燃料低温燃烧的影响

使用纯柴油和一种汽油/柴油混合燃料在一台单缸柴油机上进行低温燃烧试验.通过调节燃油喷射时刻,研究了不同燃料的燃烧与排放性能.结果表明,这两种燃料的低温燃烧具有两阶段放热.在固定燃油喷射时刻的情况下,两种燃料具有类似的低温放热开始时刻,然而汽油/柴油混合燃料的高温放热开始时刻要迟于纯柴油燃料.主燃烧阶段的各个燃烧相位是线...     

柴油机预混合燃烧循环变动特性研究

在发动机台架进行了直喷式柴油机预混合燃烧中低负荷循环变动的试验研究。分析了EGR、喷油始点和喷油压力对预混合燃烧循环变动的影响。研究结果表明:预混合燃烧的燃烧持续期短,放热迅速,最大压力升高率较大,增大EGR和推迟喷油降低了最高燃烧压力和最大压力升高率,最大压力升高率的循环变动系数随EGR增大而增大,随喷油推迟而减小。燃烧发展期与最高燃烧压力、最大压力升高率、最大放热率、燃烧持续期和燃烧重心等参数具有很强的相关性。燃烧循环变动小的点与排放较好的点参数相吻合。利用空燃比很好地反映了EGR、喷油率始点等参数对燃烧循环变动系数的影响。平均指示压力的循环变动系数在正常情况均小于10%。并提出了减小循环变动进一步降低排放可能采取的措施。     

直喷柴油机燃烧的现象学快速预测模型

为了快速且准确地预测直喷柴油机的放热及排放情况,提出了直喷柴油机燃烧的现象学快速预测模型。该模型基于气相射流喷雾模型,将柴油机的燃烧过程分为预混燃烧、喷射中的扩散燃烧及喷射后的扩散燃烧三个阶段进行燃烧计算,并将喷雾区域分为已燃区和未燃区进行排放计算。该模型相较于多区模型,简化了分区,考虑了喷油产生湍动能的影响。在额定转速下,基于90%负荷标定的模型预测结果和潍柴WP7柴油机其它负荷的试验结果相比,最高燃烧压力和平均压力误差均小于5%;中高负荷的放热率趋势基本相同,10%累计放热对应的曲轴转角误差小于0.6℃A,90%累计放热时对应的曲轴转角误差小于5℃A;高负荷的排放预测误差在5%左右;且各工况计算可在数秒内完成。表明:所提出的模型能快速且较准确地预测直喷柴油机中高负荷工况下的燃烧情况。     

预喷正时对柴油机燃烧与排放影响的试验研究

通过台架试验,分析对比柴油机各参数随预喷正时的变化,研究多次喷射预喷正时对柴油机燃烧和排放性能的影响。试验表明,预喷正时决定缸内燃烧的放热始点和放热率,影响缸内的燃烧温度、爆发压力、NOx排放和碳烟的生成,预喷正时为20°时,爆发压力最大;预喷正时为35°时,热效率最高,油耗率和烟度最低;预喷正时为45°时,NOx排放最小。综合分析选择预喷正时40°作为折中优化方案,降低发动机油耗和NOx、碳烟排放,同时提高发动机的热效率。     

柴油机TR燃烧系统实现低温预混合燃烧的研究

为了验证TR燃烧系统降低发动机排放、实现低温预混合燃烧的能力,在一台经过改造的单缸135柴油机上进行了降低压缩比、燃用柴油-乙醇混合燃料和推迟供油的试验研究.结果表明,压缩比ε降低后,着火推迟,最大放热率增加,缸内最高压力和最高温度降低,NOx排放也降低.但是中高负荷时燃烧速率降低,有效油耗率增加.当燃用乙醇体积含量20%的乙醇-柴油混合燃料时,与燃用柴油燃料相比,着火延迟期延长,烟度大幅度降低.小负荷时缸内最高压力、最高温度、最大放热率和燃烧速率都降低,NOx降低较多;中高负荷时最大放热率高于后者,燃烧速率提高,NOx降低得较少.当供油定时从15°CA BT-DC推迟到13°CA BTDC后,烟度基本不变.     

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。     

大缸径船用柴油机部分预混压燃的试验研究

以某中速船用柴油机为研究对象,试验研究了基于两次喷射技术对于船用柴油机性能和燃烧特性的影响。结果表明,基于两次喷射技术可以实现大缸径船用柴油机PPCI燃烧模式,两次喷射的预喷正时、预喷油量及燃油喷射压力对于PPCI燃烧过程有明显影响。通过两次喷射策略在单缸机试验研究,可以确定适用于大缸径船机的PPCI燃烧的燃油喷射控制策略：在Pe0.3MPa下,采用喷射压力105 MPa +预喷时刻20°CA BTDC +预喷油量20%,在Pe0.6MPa时,喷射压力120 MPa +预喷时刻35°CA BTDC +预喷油量28%的喷油策略,可以实现较为理想的部分预混均质压燃PPCI燃烧,燃油消耗率可改善3.1%~6.2%,soot排放降低51%~62%,压升率降低58~70%。本文研究为船用柴油机满足未来EEDI法规及低噪声设计提供有效支撑。     

喷油提前角对柴油机燃烧特性的影响

为了研究柴油机在不同喷油提前角下的燃烧特性,采用三维流体数值分析软件AVLFIRE建立了某型柴油机燃烧计算模型.在不同喷油提前角下,对燃烧滞燃期、油气混合程度、温度、燃空当量比、放热率和压力进行分析,得出:随着喷油提前角的增大,滞燃期延长,着火时刻形成的可燃混合气增多,缸内最高燃烧压力和最高温度也随之升高同时放热规律相...     

空间分散式双壁面射流燃烧系统燃烧与排放特性的试验研究

根据柴油机喷束所具有的特点,设计了一种基于喷束壁面引导、分层理论和空间分散思想的双壁面射流燃烧系统。该系统具有低压缩比、单峰放热率的特性。通过试验研究了双壁面射流柴油机的燃烧特性与排放性能。试验结果表明:采用低压缩比的双壁面射流柴油机缸压峰值低于原机,燃烧始点向后推迟,滞燃期增加。在相同的喷射定时条件下,双壁面射流柴油机放热率重心向后推迟,即燃烧相位向后推迟3～4°CA,但是在θ0～θ70燃烧阶段具有较高的燃烧速率;在保持发动机动力性不变的情况下,双壁面射流燃烧系统2 100r/min全负荷时NOx排放从原机的731×10-6降低到523×10-6,在3 000r/min全负荷时NOx排放从原机的523×10-6降低到383×10-6;双壁面射流燃烧系统降低了低速烟度,在1 400r/min全负荷时烟度从原机的3.3BSU降低到2.1BSU,中、高速由于碳烟在燃烧后期的氧化能力受到抑制,烟度略有增加。