增压中冷稀燃天然气发动机燃烧特性试验研究

以190型天然气发动机为对象,采集了发动机的示功图,分析了点火提前角及负荷对燃烧过程的影响规律。试验结果表明,在BTDC28℃A到BTDC36℃A范围内,最高燃烧压力和最大瞬时放热率以及缸内最高燃烧温度随点火提前角的增大而增大;BTDC33℃A点火提前角下最高燃烧压力和最大瞬时放热率以及缸内最高燃烧温度随负荷的增大而增大;火焰发展期随点火提前角增大而增大,随负荷增加而减小;50%燃烧相位角随点火提前角、负荷的增加而减小,速燃期随点火提前角的增大先增大后减小,随负荷增加呈减小趋势。     

热裂解生物质气发动机燃烧特性试验

利用农林废弃物可控热裂解产生的生物质气作为火花点火发动机的燃料,测最火花点火生物质气发动机的示功图,分析了生物质气的燃烧放热特性.试验结果表明:发动机怠速点火性能较好,小功率时放热速度较慢,大功率时燃烧速度较快,燃烧较充分;火焰发展期随点火提前角的增大而变长,燃烧相位角随点火提前角、负荷的增大而提前,速燃期随负荷的增加、点火提前角的增大逐渐缩短;生物质气中的氢含量加快了生物质气发动机的燃烧速度.     

缸内直喷式汽油机废气滞留条件下的燃烧特性

研究了缸内直喷式汽油机废气滞留条件下,负气门重叠角、点火提前角、压缩比及分层混合气对废气滞留燃烧的影响。研究结果表明:GDI发动机在部分负荷时利用废气滞留可减小泵气损失,但使燃烧持续期增长、循环波动增大;负气门重叠角增大导致循环波动增大;适当地提前点火时刻有助于降低循环波动;废气滞留燃烧采用高压缩比会产生点燃触发压燃的组合燃烧方式,可缩短燃烧持续期但使循环波动增大;利用2次喷射策略形成分层混合气有助于降低废气滞留燃烧时的循环波动,缩短滞燃期和燃烧持续期,从而提高循环热效率,第2次喷射比例和时刻对性能产生重要影响。     

不同点火提前角时HCNG发动机的燃烧与排放特性

在一台火花点火天然气发动机上开展了在不同点火提前角下燃用不同体积掺氢比(O%～50%)的天然气掺氢燃料(HCNG)的试验研究,进行热效率、燃烧放热率、循环变动及排放特性的分析.结果表明:与原天然气发动机相比,HCNG发动机的最大扭矩点火提前角(MB了)减小,MBT时指示热效率变化不大;点火提前角增大时,火焰发展期增长,最大压力变动率减小,快速燃烧期和平均指示压力变动率先减小后增大;在相同点火提前角时,以上4个参数均随掺氢比的增加而减小.N0x、CO排放浓度随掺氢比增加而增大,CH4排放則相反.     

滚流比对缸内直喷汽油机燃烧速度的影响研究

滚流比会影响缸内直喷汽油机的混合过程,从而影响缸内燃烧。利用2种具有不同滚流比的单缸机缸盖,在汽油光学单缸机平台上开展了不同转速和负荷的试验研究,探究滚流比对滞燃期、碳烟排放与燃烧循环稳定性的影响。试验结果表明,提高滚流比能够减小喷雾宽度和喷雾锥角,提高火焰扩散速度。提高滚流强度能显著缩短发动机的滞燃期,推迟喷油正时,能够加强高滚流对滞燃期的缩短程度。对于不同的滚流比,从点火到火焰向单侧传播20 mm的时间与燃烧滞燃期息息相关。喷油正时较早时,低滚流比会引起燃烧循环波动增加、碳烟排放增加;但高滚流比不会引起燃烧循环波动和碳烟排放的严重恶化。因此,提高滚流强度能拓展最佳喷油正时。     

增压中冷柴油机循环波动特性及影响因素分析

根据实测增压中冷直喷式柴油机气缸压力,分析最大爆发压力、最大爆发压力对应曲轴转角、最大压力升高率、平均指示压力等参数的循环波动特性,分析了发动机转速、负荷及供油提前角的变化对循环波动的影响。结果表明:低速、中速和高速对循环波动率的影响各不相同,高速低负荷下燃烧不稳定,循环波动率会升高;供油提前角较小时,由于后燃的增加,会增加燃烧的不稳定性。     

电增压及EGR共同作用下对降低汽油机燃油消耗率的试验研究

基于光学定容燃烧弹试验平台,通过高速纹影摄像系统在相同甲烷燃料初始温度、压力及混合气浓度下,定量分析了不同结构预燃室湍流射流点火（turbulent jet ignition, TJI）的燃烧特性,包括火焰传播速度、火焰面积、火焰形态及燃烧压力等参数。研究结果表明,预燃室孔径越小,相同时间内火焰传播得越远,火焰传播速度和火焰面积增长速度越快,燃烧压力峰值越高。随着预燃室孔径减小,着火机理会由射流中带有火焰的火焰点火转变为火焰过孔时熄灭的喷射点火。喷射点火着火时刻延迟,初始火焰速度减慢,但燃烧压力峰值受影响不大。多级加速预燃室压力升高率与压力峰值与单孔预燃室相比变化不大。虽然火焰出口时速度较慢,但是火焰出口时刻提前且速度衰减较弱,因此多级加速预燃室火焰速度在短时间内超过单孔预燃室,并且压力和火焰面积也更早达到最大值。     

湍流预混燃烧火焰结构的分形维数特征研究

发动机湍流预混燃烧的火焰结构具有自相似性,将分形技术这一新的非线性方法技术引入对湍流预混火焰结构的研究中,基于自行设计的以光学发动机和高速摄像机为核心的试验系统,得到了湍流预混燃烧的火焰结构图像.利用修正数盒法的分形图像处理方法,得到了描述湍流预混燃烧火焰的分形维数特征.在此基础上,对于发动机转速、空燃比、点火提前角和燃料性质等参数对火焰分形维数的影响规律进行了探索性的研究.研究结果表明,湍流预混燃烧火焰的分形维数在燃烧期内先随曲轴转角增加而增加,在达到最大值后,随曲轴转角增加而减小,证明在燃烧中期,火焰锋面具有最大的扭曲度;发动机转速的增加、点火角的提前、混合气的加浓均会使燃烧火焰的分形维数均有不同程度的增加.因此表明上述因素会使燃烧进行得更为剧烈,火焰结构的扭曲程度加强,火焰传播速度加剧.     

不同预燃室结构对甲烷湍流射流点火燃烧的影响

基于光学定容燃烧弹试验平台,通过高速纹影摄像系统在相同甲烷燃料初始温度、压力及混合气浓度下,定量分析了不同结构预燃室湍流射流点火(turbulent jet ignition,TJI)的燃烧特性,包括火焰传播速度、火焰面积、火焰形态及燃烧压力等参数。研究结果表明,预燃室孔径越小,相同时间内火焰传播得越远,火焰传播速度和火焰面积增长速度越快,燃烧压力峰值越高。随着预燃室孔径减小,着火机理会由射流中带有火焰的火焰点火转变为火焰过孔时熄灭的喷射点火。喷射点火着火时刻延迟,初始火焰速度减慢,但燃烧压力峰值受影响不大。多级加速预燃室压力升高率与压力峰值与单孔预燃室相比变化不大。虽然火焰出口时速度较慢,但是火焰出口时刻提前且速度衰减较弱,因此多级加速预燃室火焰速度在短时间内超过单孔预燃室,并且压力和火焰面积也更早达到最大值。     

用紊流卷吸燃烧模型计算研究点火时刻紊流参数对燃烧循环的影响

利用准维紊流卷吸燃烧模型计算研究了点火时刻气缸内紊流参数的变化对汽油机燃烧循环变动的影响。结果表明，点火时刻紊流强度u′及紊流长度积分标尺L的变动对汽油机燃烧循环变动均有很大影响，增大u′或L均有利于加快燃烧速度及火焰传播速度，缩短火焰发展期；u′或L的变动加大，燃烧循环变动也随之加大，其中，u′对燃烧循环变动的影响尤其大。     

不同过量空气系数下射流点火发动机燃烧、排放和爆震特性的试验研究

基于单缸试验机研究了过量空气系数对射流点火发动机性能的影响.通过分析发动机性能曲线、缸内燃烧情况及爆震特性探究射流点火最佳运行区间,并与火花点火燃烧方式进行对比.结果表明,射流点火可以有效提升瞬时放热率并拓展发动机稀燃极限,缩短缸内混合气滞燃期与燃烧持续期,同时燃油经济性有一定提升.在稀燃条件下氮氧化物排放极低.爆震方...     

低热值气体燃料发动机燃烧特性试验研究

在一台单缸火花点火发动机上开展了燃用不同组分配比的低热值气体燃料燃烧特性的试验研究,分析了发动机燃用天然气掺加氮气0%-35%组成的低热值气体燃料在不同负荷下的缸压、压力升高率、放热率、火焰发展期、快速燃烧期及其循环变动性能.研究结果表明:不同负荷下,随着低热值气体中氮气体积分数的增加,最大缸内压力和压力升高率降低,燃烧放热率下降,火焰发展期变长,同时低热值气体中氮气体积分数增加导致发动机放热率曲线型心明显偏离上止点;低热值气中氮气体积分数小于20%时,燃烧稳定性较好,平均指示压力和最大缸压具有强线性相关性,但当氮气体积分数达到30%,小负荷工况下燃烧循环变动明显加强.     

丙烷发动机燃烧变动研究

测量了火花点火丙烷气体发动机在不同转速、涡流强度及混合比下的气缸压力,并对测量的气缸压力及由气缸压力求出的用曲轴转角表示的初期燃烧期间等进行了统计分析。试验结果表明,随着混合气变稀平均指示压力的变动迅速增大;转速相同时,平均指示压力的变动随着涡流比的增大而减小;在稀薄混合气条件下,随着初期燃烧期间平均值的增加平均指示压力的变动急剧上升。     

生物制气-柴油双燃料发动机放热规律试验研究

采用气化炉热解气化各种农林废弃的生物质,产生可燃生物制气,用作为以柴油引燃的双燃料发动机的主要燃料。测量生物制气-柴油双燃料发动机气缸压力,计算分析放热规律。双燃料发动机与燃用纯柴油时的发动机相比,燃烧始点延迟,最大燃烧压力降低,最大放热率和排气温度增加,后燃较严重。负荷增大时,双燃料发动机燃烧始点提前,最大燃烧放热率增高,最高燃烧温度升高,后燃较严重。供油提前角提前时,后燃减小,燃烧过程明显改善。     

直喷式柴油机燃用生物柴油的燃烧特性

在一台直喷式增压柴油机上进行了生物柴油、柴油及其掺混油B20、B50的性能试验,通过测量喷油器针阀升程、喷油压力和气缸压力曲线,对放热率、滞燃期等燃烧特性参数进行了分析,以研究生物柴油对发动机燃烧性能的影响。试验结果表明,在相同工况下,随着掺混油中生物柴油比例的增加,喷油始点逐渐提前,喷油延迟角逐渐变大,喷油压力和喷油持续期有所增加;滞燃期逐渐缩短,在大负荷尤为明显;预混合放热峰值逐渐降低,而扩散燃烧放热峰值逐渐增大;缸内最高燃烧压力提高,其对应的曲轴转角也逐渐提前。燃用生物柴油后发动机的热效率有所提高,在中等负荷时尤为明显。     

发动机燃用天然气掺二氧化碳混合燃料的循环变动试验研究

在一台单缸火花点火发动机上开展了燃用不同组分配比的天然气掺二氧化碳混合气体燃烧循环变动的试验研究.研究结果表明:随着混合气中二氧化碳体积比的增加,燃烧稳定性下降,发动机循环中出现部分燃烧和失火等不正常燃烧现象.通过分析最高缸压和其对应曲轴转角的关系、平均指示压力与最高缸压对应曲轴转角的关系以及平均指示压力和最高缸压的关系等,考察了发动机快速燃烧循环与慢速燃烧循环在特征参数之间关系中的发展规律,混合气中二氧化碳体积比的增加,燃烧放热变慢,导致平均指示压力的循环变动系数增大.     

燃用小桐子油柴油机怠速工况工作过程及循环波动

采用柴油、柴油-小桐子掺混油、小桐子油、高温小桐子油,在单缸水冷四冲程柴油机上进行了怠速工况试验,测录了多循环的瞬时气缸压力与高压油管燃油压力,对比分析了喷油与燃烧过程中各参数的循环波动。结果发现,怠速工况喷油过程中,喷油持续期的循环波动最明显,小桐子油的喷油始点滞后,喷油持续期长,喷油压力大,喷油过程的循环波动略大;怠速工况燃烧过程中,最大燃烧压力升高率和滞燃期的循环波动率最为明显,小桐子油滞燃期略短,燃烧压力升高率小,最高燃烧压力低,滞燃期和最大燃烧压力升高率的循环波动明显大于柴油;燃用小桐子油增大了原机的循环波动,怠速运转不如柴油稳定。     

进气温度和过量空气系数对乙醇均质压燃燃烧过程的影响

在一台经过改进的CA6110发动机上,进行了进气温度和过量空气系数对乙醇燃料均质压燃燃烧过程影响的试验研究．结果表明,在转速和供油量一定时,随着进气温度的升高,着火始点提前,燃烧持续期变短,压力升高率变大,缸内的最大燃烧压力变大,指示效率提高,平均指示压力升高．当进气温度一定时,随着过量空气系数的减小,着火始点提前,燃烧持续期逐渐变短,压力升高率变大,缸内的最大燃烧压力变大,指示效率增加．     

直喷压燃式发动机燃用柴油/碳酸二甲酯的燃烧特性和放热过程研究

在一台直喷式发动机上开展了燃用柴油／碳酸二甲酯混合燃料的燃烧特性与放热过程研究。结果表明，随碳酸二甲酯含量的增加，预混燃烧推迟，扩散燃烧期缩短。在中高负荷区，相同平均有效压力下，缸内最高压力、最高压力升高率和最大放热率随碳酸二甲酯含量的增加而增加，而在低负荷区基本上不随碳酸二甲酯含量的增加而改变。着火滞燃期随碳酸二甲酯含量的增加而增加，而快速燃烧期和燃烧持续期不随碳酸二甲酯含量的变化而改变。随碳酸二甲酯含量的增加，燃油消耗率增加，等热值燃油消耗率降低。CO和烟度随碳酸二甲酯含量的增加而降低，NOx随碳酸二甲酯含量的变化，但变化不大。     

燃烧边界条件对乙醇均质压燃燃烧的影响

在一台由CA6110柴油机改造而成的单缸发动机上进行了燃烧边界条件对乙醇燃料均质压燃（HCCI）燃烧过程影响的试验研究。结果表明，在转速和进气温度一定时，随着过量空气系数的增加，着火始点推迟，燃烧持续期变长，缸内的最大燃烧压力降低，放热率降低，φ50（50％乙醇燃烧放热量所在的曲轴转角）位置推迟，燃烧效率降低；在发动机转速、进气温度和过量空气系数一定时，随着EGR率的升高，着火始点推迟，燃烧持续期延长，φ50位置推迟，放热速率降低，压力升高率变小，缸内最大燃烧压力减小，燃烧效率降低。在转速和供油量一定时，随着进气温度的升高，着火始点提前，燃烧持续期变短，压力升高率变大，缸内的最大燃烧压力变大。得到了发动机转速、过量空气系数和对应于最大指示热效率点的进气温度间的MAP图。