天然气缸内直喷发动机燃烧循环变动特性研究

开展了天然气高压缸内直喷发动机的燃烧循环变动特性研究。研究结果表明,小当量比工况下(<0.4),会出现失火循环和部分燃烧循环,平均指示压力pmi值低,pmi的循环变动系数大,大当量比工况下pmi的循环变动系数小。最高气缸压力高的循环燃烧速率快、燃烧过程的等容度好。最高气缸压力与其对应的曲轴转角之间、最高气缸压力升高率与其对应的曲轴转角之间、最高气缸压力和pmi之间都存在着一定关系。最高气缸压力与火焰发展期、快速燃烧期也存在很好的对应关系。高的最高气缸压力对应着短的火焰发展期和短的快速燃烧期。循环的累积放热量越大则pmi越大,pmi的大小与累积放热量的大小存在对应关系。     

压缩天然气缸内直喷发动机的现状及发展趋势

天然气作为车用发动机的一种重要的"清洁燃料"日益受到人们的重视,天然气汽车在国内外均获得了较快的发展.本文简述了清洁代用燃料天然气的优缺点,以及直喷发动机的优点和目前的技术难点.最后分析了将两者相结合的天然气缸内直喷技术的特点以及国内外的研究现状和发展趋势.     

汽油机缸内直喷技术发展的分析与研究

本文详细介绍了汽油机缸内直喷（GDI）发动机的发展、技术特点、面临的难题及今后研究工作的重点。指出了排放的控制措施将成为决定其推广实用的关键因素。最后对汽油机缸内直喷新技术的发展,进行了展望。     

火花点火对缸内直喷汽油机HCCI燃烧的影响

实现汽油机均质混合气压燃(HCCI)的难点是着火控制。在缸内直喷汽油机上实现了HCCI燃烧,研究了火花点火对HCCI燃烧特性的影响。结果表明,HCCI燃烧方式较火花点火(SI)火焰传播燃烧方式放热速率快,热效率高,NOx大幅度降低。在HCCI临界状态时,火花点火有助于提高燃烧稳定性,抑制失火和爆燃,降低循环波动;当火花点火时缸内温度远超过临界着火温度时,火花点火对HCCI燃烧影响不大。火花点火在SI／HCCI燃烧模式切换工况时,能提高瞬态过渡平顺性。     

汽油机缸内直喷喷嘴结构参数对雾化特性的影响研究

为了改进缸内直喷汽油机用电磁涡旋式喷嘴的喷雾特性,对喷嘴孔径、螺线管电阻和涡旋片等结构参数进行了优化设计,并在喷雾试验台上对燃油质量流量、喷雾发展过程、喷雾锥角、喷雾贯穿距、针阀延迟和喷雾粒径分布进行了试验验证。结果表明:优化设计后的喷嘴的质量流率大于原商用喷嘴的质量流率,而质量流率的线性度接近原商用喷嘴。在相同喷射时间5ms及喷油压力9.5MPa下,当喷嘴孔径由0.55mm增大为0.70mm时,喷雾发展过程较为快速,燃油流量增加约56%,喷雾锥角增加10°,但喷雾不稳定性也随之提高,雾化粒径增大。不同喷油压力下的喷雾锥角变化较大,靠近喷嘴的喷雾轮廓与孔口设计有关。喷油压力增大时,其质量流率会随之增大,雾化粒径分布在10μm～20μm范围内的喷雾液滴体积分数也会随之上升,从而提高雾化程度。     

汽油机缸内直喷技术探析

本文主要就燃油喷射系统、燃烧系统以及控制策略探讨了GDI技术的优势,分析了GDI目前面临的难题,并指出排放问题是制约GDI发动机发展的关键.     

缸内直喷汽油机SI/HCCI模式切换的实现与控制

利用错位双凸轮机构,在一个循环内同时切换进排气凸轮,并配合节气门和喷油策略的变化,实现了SI/HCCI燃烧模式的切换。利用耦合详细化学反应动力学机理的HCCI发动机多循环模拟模型模拟计算,优化了切换过程的喷油策略和节气门变化,将模拟优化结果应用在发动机试验中,达到了SI/HCCI快速平滑的切换效果。     

缸内直喷灵活燃料发动机性能和燃烧特性的研究

根据所测的示功图和排放结果,分析了一台采用火花点火、缸内直喷周向分层燃烧系统,能够灵活燃用甲醇、乙醇和汽油的发动机的性能和燃烧特性.研究表明,由于采用分层燃烧,灵活燃料发动机具有与直喷柴油机相当的热效率,在负荷特性上,燃用醇类燃料和汽油时的NOx排放分别仅为柴油机的10%～40%和21%～78%,CO排放低于1%,HC排放略高于柴油机,燃用醇类燃料时能实现无烟燃烧,燃用汽油时仅在高负荷时存在少许碳烟.灵活燃料发动机的燃烧由预混燃烧与扩散燃烧组成,具有非常快的燃烧速率,上止点后3～5°CA就燃烧完50%燃料,燃烧持续期在28～37°CA范围内,甲醇的燃烧速率最快,汽油的燃烧速率在低负荷时比乙醇稍快,在高负荷时比乙醇慢.     

直喷汽油机采用不同缸内稀释技术的性能研究

针对一款4缸1.5L废气涡轮增压缸内直喷汽油(GDI)发动机,进行了废气再循环(EGR)缸内稀释燃烧技术、空气缸内稀释燃烧技术与原机燃烧的经济性、排放特性对比试验研究。研究了不同缸内稀释技术对发动机性能和排放影响的变动规律,并对比分析了相同稀释率下、采用不同稀释技术时发动机的性能变化。结果表明:空气稀释率在49.5%时比油耗相比原机下降6.2%,而EGR稀释率在20.5%时经济性改善4.2%,在相同稀释率时,EGR稀释可采用更为提前的点火角实现更优的燃烧相位,但空气稀释所带来的多变指数提升使其经济性优于EGR稀释,且发动机燃烧系统对空气稀释程度具有更强的容忍性;NOx排放在空气稀释率为11.0%时达到峰值水平,随后随着稀释率的提高不断下降,而EGR稀释的NOx排放随着稀释率的提高持续大幅下降;空气稀释的CO排放水平远低于原机,EGR稀释的CO排放随着稀释率的增加而略有下降;对于HC排放,空气稀释的排放量低于EGR稀释,而当空气稀释率由49.5%增加为68.0%时,HC排放出现较大幅度上升。     

FAI二冲程缸内直喷发动机燃烧室的试验研究

试验比较了两种适合FAI二冲程缸内直喷发动机的燃烧室——半球形和斜锥形燃烧室。研究结果表明,在低速低负荷工况下,斜锥形燃烧室较为适合,HC排放和燃油消耗改善较好。     

不同负荷下二甲醚发动机缸内燃烧过程的数值仿真研究

利用KIVA-3V程序对液态DME发动机进行了数值仿真计算,通过改变二甲醚喷射量研究了不同负荷下发动机的缸内工作过程,得到了缸内流动、平均性能曲线、温度、压力场以及NO、CO排放情况等实时数据信息。经过可视化后处理程序对比分析表明：二甲醚发动机负荷越大,缸内压力和温度越高,NO和CO排放量也越大。     

四气门汽油机进气道气流运动的三维数值模拟研究

利用三维流体动力学软件对实际四气门汽油机进气道的气流运动进行了气道稳流试验台的三维数值模拟计算.计算结果显示出在气道稳流试验台条件下的三维空气流动的详细状况,并表明在发动机缸内可以形成明显的滚流.气道流动性能评价参数的计算与试验结果比较表明：数值模拟的精度较高,可为发动机气道设计开发提供理论依据.     

汽油机缸内工作过程采集与分析系统的开发

自行设计了一套廉价的、开放式汽油机工作过程采样与分析系统。介绍了该系统的功能,解决采集循环数和计算机内存矛盾的方法、上止点标定方法以及系统软硬件的抗干扰措施等。经在465Q汽油机上的实验表明,该系统运行可靠、获取住处直观方便、系统分析功能强,是一个廉价、高效的采样和分析系统。     

488天然气发动机的模拟计算

拟将一台CA4G22汽油机改为天然气专用发动机，为此对不同的技术方案进行了模拟计算。计算结果表明，采用增压中冷稀燃方案与理论空燃比方案相比，可以取得很好的动力性与经济性。     

发动机缸内数值模拟现状及发展方向

发动机缸内数值模拟是近几年飞速发展的提高发动机性能的重要研究,玟就发动机缸内数值模拟中应用较多的各种物理模型，计算方法及网格生成技术进行了综述，对各模型的应用特点进行了分析。本文还对一些常用的商用CFD软件的特点及常用的模型进行了分析比较，并对未来计算方法及网格生成技术进行了展望。     

BH175F1涡流室式柴油机工作过程的数值模拟

为改善湖南新滨湖发动机有限公司的BH175F1型单缸风冷涡流室式柴油机的性能,利用AVL-FIRE程序对其缸内工作过程进行了数值模拟研究。研究结果揭示了燃烧室内的平均温度和压力的变化,涡流室内一次涡流、二次涡流的形态和位置等相关信息,以及燃油喷雾扩散和混合气形成过程的特点。此外,还探讨了油嘴安装角度对混合气形成及燃烧过程的影响,发现了油嘴安装角度偏离对称面可以获得更加均匀分布的混合气,确定了可以使燃烧持续期缩短将近5°CA的油嘴安装角度。     

发动机冷却水流动的数值模拟

本文介绍了发动机冷却水流动的控制方程和数学模型以及方程的离散化和离散方程求解的数值模拟计算方法，综述了国内外发动机冷却水流动的数值模拟研究现状和发展趋势。     

进气道燃油喷射汽油机稀燃优化技术

介绍了“局部分层”概念，提出一种应用于多点电喷汽油机的“低压二次燃油喷射”方式，在一台五气门汽油机上实验证这种新喷油方式能够节油17％左右，并明显改善排放性能，并指出实施二次喷油方式必须精确控制两次喷油量，“低压二次燃油喷射”技术为优化汽油机缸内混合气分布开辟了一条新途径。     

柴油机Urea—SCR催化器的数值模拟与优化

运用计算流体动力学（CFD）的方法对某一柴油机Urea—SCR催化器进行了数值模拟,考虑了尿素溶液的喷射雾化、水分蒸发以及热解过程,忽略了载体内部的表面化学反应过程。通过考察载体入口处氨气分布均匀性系数,对有无混合器、不同喷射距离、不同喷孔分布形式及不同喷孔直径条件下的催化器性能进行评估对比,为催化器的进一步优化提供指导性意见。