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。     

瞬变工况下多缸汽油机各缸进气均匀性

采用动态压力实测与数值计算相耦合的方法,在路试工况下对一台搭载在乘用车上的多缸汽油机各缸进排气参数进行连续检测,得到随循环数变化的各缸气体状态变化历程.通过对比分析各缸进、排气参数(如缸内新鲜充量、残余废气量等)差异性的变化范围及影响因素,揭示了各缸残余废气系数不均匀性的变化规律和诱因,以及对进气性能的影响.结果表明,在中低转速和负荷区域,各缸残余废气系数相对偏差在±10%,以内,此时主要受进气平均压力的影响;在高速高负荷区域,各缸残余废气系数相对偏差在±20%,以内,此时主要受排气压力波的影响.优化发动机排气系统结构和布置方式,是改变各缸进气均匀性的重要途径.     

HCCI汽油机小包角凸轮型线设计及试验

利用内部高温残余废气加热新鲜充量是实现均质压燃或可控自燃的一种行之有效的方式。本 文为了满足高内部残余废气率的需要,重新设计具有小持续角的特殊进、排气凸轮轴,详细给出了设计 方法和应注意的问题。在RicardoHydra140单缸机上利用新设计开发的凸轮轴进行了试验。试验表 明,所设计的小包角凸轮能够实现稳定压燃燃烧,为开展详细的汽油HCCI燃烧实验研究提供条件。     

气门升程对可控自燃汽油机混合及着火过程的影响研究

利用可变气门机构可以将燃烧废气保留在缸内,从而实现稳定的汽油机可控自燃燃烧.利用KIVA软件研究了相同发动机转速和气门定时下,不同气门升程下的缸内混合及着火过程.研究结果表明,大气门升程下的进气射流速度和湍动能较高,缸内废气和温度分布更加均匀.在进气及压缩过程初期,缸内温度分布与废气分布一致,但在接近上止点处时,受混合气低温自燃放热的影响,温度分布与废气分布的相关度降低.着火前缸内高温区域主要分布在燃烧室中心,大气门升程下的高温区域多,更有利于着火和燃烧过程.     

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。     

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     

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。     

基于气门升程曲线的发动机性能优化

进排气门的开启时刻,对气缸充量有重要的影响。利用进气惯性及进气门迟闭可以有效地增加气缸充量,而较大的迟闭角可能会因为活塞的上移将气体推出气缸,减小气缸充量。同样,排气提前可以有效地降低缸内残余废气,使排气通畅;而较大的排气提前角可能会造成有效功的损失,并导致各缸间进排气干涉,减小气缸充量。采用仿真分析的方法,分析造成发动机扭矩偏低的原因,更改进排气门升程曲线,有效地增加气缸充量,增加发动机动力性。同时通过试验验证,选用最终的实施方案。     

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。     

灵活缸重整模式下低温重整产物对压燃式发动机燃烧和排放影响的数值模拟研究

采用数值模拟方法研究了第一参比燃料(PRF50)的低温重整过程及其产物对压燃式发动机燃烧和排放特性的影响。研究结果表明,PRF50燃料的低温重整区域随当量比的增加而增大,初始温度和压力的选择范围变化有限,并且PRF50燃料发生低温反应的触发界线开始向较高的初始进气温度方向移动;初始进气温度和当量比对重整过程的影响要大于初始压力的影响;PRF50燃料的低温重整产物均可使PRF50燃料均质充量压燃的燃烧相位提前,且重整产物的加入改善了发动机有害排放中一氧化碳、未燃碳氢和氮氧化物的排放,指示热效率也可提高约3.0%。     

汽油机变工况燃烧过程的计算

目前日趋广泛地采用计算的方法研究汽油机的工作过程。但是在计算一个新的工况点时迄今还不能定量地确定燃烧过程的边界条件如何随工况点在万有特性场中的位置而变化。因此,本文根据试验研究和理论分析提出了一个修正方法—在进行汽油机实际工作过程计算时可以根据点火提前角、过量空气系数、转速和气缸充量的初始状态等参数用这种方法对己知的替代燃烧过程进行修正。这样,就是在负荷和转速变化时也能计算出工作过程的初始压力、温度和残余废气量。计算时引用了包括压缩过程气缸充量状态在内的影响因素这一概念,因此就连进气温度的变化(例如环境条件变化和增压时)对燃烧过程的影响也能予以考虑。     

负气门叠开方式下天然气的均质压燃(HCCI)

天然气的自燃温度较高,要达到其自燃必须采用高压缩比和进气加热,另外一种方法是利用负气门叠开在缸内驻留废气,以减少所需要的进气加热量。本文采用特殊阀的策略,通过与汽油进行对比,发现在相同的发动机负荷下,天然气HCCI需要使用较迟后的气门定时,这导致缸内将截获较少量的废气,因而减小了稀释的效果,使得NOx的排放增加。     

排气歧管结构对发动机性能的影响

一般就四缸发动机而言,由于进排气门重叠开启,会出现排气废气倒流现象,影响发动机的进气充量,导致发动机性能偏低。本文从排气歧管结构对进气充量影响进行分析,得出导致倒流可能存在的原因,同时就分析结果提出优化方案对排气歧管结构进行优化,进行试验验证,确定最终的排气歧管结构,有效地提高发动机性能。     

二级充量分层策略对低温燃烧过程的调控规律

从发动机低温燃烧模式的燃烧过程难以控制的问题出发,对分层低温燃烧充量状态的合理组织,提出了充量状态二级分层的概念,将缸内充量分为高活性局部充量和低活性均质充量,通过对这二级充量的控制,达到对整个低温燃烧过程的控制.通过实验,以高活性局部充量的喷油正时和低活性均质充量的活性为变量,研究了该二级分层的控制效果,实现了高活性...     

基于多脉冲喷射、可变增压以及推迟进气门关闭定时技术的混合燃烧控制策略

针对重载柴油机实现高效清洁燃烧进行了燃烧控制策略的研究.实验在一台拥有高压共轨系统、废气再循环系统、可变增压系统以及推迟进气门关闭定时系统的单缸实验发动机上进行.实验结果表明,当平均指示压力低于1.1 MPa时可以采用高EGR率的低温燃烧策略.其中,基于不同负荷工况高效清洁燃烧,需要配合进气增压、推迟进气门关闭定时技术以及不同的喷油模式.在低负荷工况下,单次早喷模式及高EGR率可以实现高的热效率以及低的NOx与碳烟排放.在中负荷工况下,采用多脉冲喷射模式及高EGR率协同作用,在降低化学反应速率的同时增强了混合,避免了因为局部不均匀而导致的碳烟排放过高.高的增压度提高了缸内充量密度,有效降低了NOx、碳烟、CO及HC排放,提高了热效率.研究结果还显示,在推迟进气门关闭定时系统的帮助下,采用多脉冲喷射以及高的增压压力,可以在保持高的热效率的同时进一步降低NOx以及碳烟排放.     

凸轮型线优化对发动机性能的影响研究

凸轮型线的设计对发动机的性能有重要的影响。高速利用进气惯性,进气门迟闭可以有效的增加气缸充量,而较大的迟闭角可能会因为活塞的上移将气体推出气缸,减小气缸充量。同样,排气提前可以有效的降低缸内残余废气,使排气通畅;而较大的排气提前角可能会造成有效功的损失,并导致各缸间进排气干涉,减小气缸充量。在凸轮型线设计时,不仅要考虑型线本身的设计,同时更要兼顾进排气门开始时刻的影响。本文采用仿真分析的方法,更改不同方案的进排气门凸轮型线,并通过试验验证,确定最终结论的有效性。     

某非道路柴油机双峰进气凸轮应用研究

通过双峰进气凸轮实现内部废气再循环,提出一种利用增压器匹配优化缓解因IEGR引起的进气充量降低的方法.对某非道路柴油机,采用数值模拟与试验验证的方法,研究探索了 IEGR技术方案中进气侧凸轮轴第一次开启包角及凸轮最大预升程相互关系对油耗及EGR率的贡献影响程度,以及排气开启角位置和最大预升程角位置对油耗及EGR率的影响...     

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.     

气门正时对柴油燃料HCCI燃烧影响的初步实验研究

开发了变进排气正时控制机构,实现气门正时的调节,采用在进气上止点前进行柴油燃料的喷射,利用缸内残余高温废气余热加速燃油蒸发,实现了柴油燃料的HCCI燃烧,同时,研究了不同气门重叠期下HCCI燃烧的燃烧特性,不同负荷的工作稳定性和排放特性,结果表明,对于低温自燃性好的柴油燃料,排气门早关和进气门晚开引起的缸内温度升高比由此引起的残余废气增加对工质的稀释效果更大,使HCCI燃烧的着火始点提前,易引起大负荷工况HCCI燃烧的工作粗暴,但有利于小负荷工况HCCI燃烧的工作稳定性。     

电喷汽油机可变进气和配气系统的设计

以某一电喷汽油发动机为研究对象，利用现代先进技术——可变进气歧管结构和可变气门定时，提出优化方案，对其进行结构设计，利用BOOST模拟计算软件，建立可变的进气和配气系统模型，分析影响进气充量的各种因素，并通过实验进行验证。