天然气发动机在不同喷射和点火时刻下的性能优化研究

为解决改装的天然气发动机动力性比原柴油机低,燃料消耗率比原柴油机高的问题,对影响燃烧时刻的喷射提前角与点火提前角这两个重要参数进行模拟实验,研究其对发动机的缸内压力与功率、燃气消耗率的影响,并根据研究结果进行优化设计。结果表明,对于缸内直喷天然气发动机,适当增大喷气提前角和选择恰当的点火提前角能在较经济的情况下提高发动机的动力性;发动机转速增加,点火提前角和喷射提前角也应提前,保证燃料的充分混合和最大化做功能力;在所有转速下,天然气发动机的功率都能恢复到原柴油机的水平。     

甲醇缸内直喷分层充量燃烧系统的匹配与性能研究

综合缸内直喷发动机壁面引导、喷雾引导和气流引导分层燃烧系统的特点,在1台4缸柴油机改造的火花点火缸内直喷式甲醇发动机上,开发了1种复合导流分层充量燃烧系统.对影响燃烧系统性能的导流面位置、油束的空间分布、涡流比(Ω)、喷油定时(θfj)、点火定时(θig)、喷油器启喷压力(VOP)等主要参数进行了数值模拟和试验优化研究.结果表明:甲醇缸内直喷分层燃烧发动机可以实现过量空气系数(φa)为2.23的分层燃烧,在转速为1 500 r/min、平均有效压力为(pme)0.45 MPa时,有效热效率(ηet)达29.7 %.该甲醇发动机虽然对进气涡流比非常敏感,但循环变动小,在宽广的工况范围内能稳定燃烧,较好地实现了分层燃烧系统的优化匹配.     

加热炉热工参数之间的关系

加热炉工作最重要的无因次特性参数为炉温系数ηиир、燃料利用系数ηит、炉了总有效利用系数η和炉子热量有效利用系数ηт。文中根据文献写出了各系数之间的关系为η=(1+Kф) ηт=1+Kф1+Kпотηи.т=1+Kф1+Kпот(1- ηиир)式中 :Kф=Qф/ Qт,Qф 为空气和燃料预热带入的物理热 ;Qт为燃料发热量。文中根据计算做出了图表 ,并分析了各因素的地位及相互作用。可以看出 ,基本的热工参数 η和 ηт与 ηи,т成正比 ,而与 ηпир成线性关系 ,ηпир越小 ,ηт和 η越大。因此 ,炉子设计应力求减小炉温系数 ,以提高有…     

车用稀燃天然气(CNG)发动机的开发研究

采用稀薄燃烧方式，是降低发动机排放和改善经济性的有效手段。在以柴油机为原型机开发的单燃料天然气发动机中，对进气系统和燃烧系统等进行了优化设计，采用了增压中冷、多点顺序喷射、高能直接点火以及综合电控技术，使之达到空燃比的精确控制和高能点火，以实现天然气的稀薄燃烧。同时对研制的样机在稀薄燃烧状态下的性能进行了试验研究，获得了良好的经济性和排放性能。     

高压缩比直喷式天然气发动机的研究

对一台采用液压驱动可燃气喷射器的高压缩比直喷式天然气发动机进行了试验。用电热塞点燃一束燃料，使发动机在一定转速和负荷范围内稳定运转，由于在扩用燃烧期内燃烧缓慢和局部的发火不良，其热效率比燃用通常的气－油燃料时的要低。本文根据压力－时间变化关系、发动机性能和排放的测定结果，详细地讨论了点火和燃烧的改进研究。     

高压缩比直喷式天然气发动机的研究

对一台采用液压驱动可燃气喷射器的高压缩比直喷式天然气发动机进行了试验。用电热塞点燃一束燃料，使发动机在一定转速和负荷范围内稳定运转，由于在扩散燃烧期内燃烧缓慢和局部的发火不良，其热效率比燃用通常的气－油燃料时的要低。本文根据压力－时间变化关系、发动机性能和排放的测定结果，详细地讨论了点火和燃烧的改进研究。     

气体机点火时刻和燃料当量比对气耗影响的研究

研究了天然气(LNG)发动机点火提前角与燃料当量比对燃料消耗率的综合影响,对点火过程的各阶段进行了分析,对不同当量比的混合气燃烧过程进行了对比,通过改变点火提前角和燃料当量比,得到不同工况下发动机的点火提前特性和燃料调整特性,本次试验数据表明:在各工况下,要获得最低的燃料消耗率,点火提前角与燃料当量比均存在一个最佳值,选择较合适的点火提前角与燃料当量比,使天然气发动机可以兼顾低速动力性与高速经济性。     

火花点火发动机准维湍流卷吸燃烧模型的适用性研究（1）

本文在分析火花点火发动机湍流涡结构及缸内湍流特性参数的基础上，提出了适用于火花点火发动机燃烧计算的准维湍流卷吸模型，通过建立相应的子模型及求解方程，实现了燃烧过程的计算；对压缩比为１０的紧凑型燃烧室，在改变发动机转速、负荷、空燃比以及点火正时的情况下，计算得到的压力示功图、质量燃烧率等与实测值一致，从而证实了该模型的合理性。     

火花点火发动机推维湍流卷吸燃烧模型的适用性研究（1）

本文在分析火花点火发动机湍流涡结构及缸内湍流特性参数的基础上，提出了适用于火花点火发动机燃烧计算的准维湍流卷吸模型，通过建立相应的子模型及求解方程，实现了燃烧过程的计算；对压缩比为１０的紧型燃烧室，在改变发动机转速、负荷、空燃比以及点火正时的情况下，计算得到的压力示功图、质量率等与实测值一致，从而证实了该模型的合理性。     

新型两阶段点火系统对稀燃效率的影响

基于自行开发的两阶段点火系统,采用准纳秒级伏安特性测试和发动机试验,研究了系统的放电特性、各阶段能量分配规律和在稀燃工况下的表现.结果表明:该系统放电过程主要由击穿阶段、高功率阶段和辉光阶段构成;高功率阶段可在持续时间约为20,μs内释放150~550,m J能量,约占整体释放能量的80%,~90%,,且受到气压变化的影响较小;击穿阶段持续时间约为10,ns,能量占比小于1%,,击穿能量随气压升高而增加;发动机对比测试显示两阶段点火可以使稀燃边界从过量空气系数φa=1.36提升至φa=1.70;结合稀薄燃烧,与普通点火相比相对热效率可提升最高10%.     

生物质气化发电技术讲座(5)生物质燃气发电技术

生物质燃气的特点是热值低(4～6MJ/m3)、杂质含量高,所以生物质燃气发电技术虽然与天然气发电技术、煤气发电技术的原理一样,但它有更多的独特性,对发电设备的要求与其他燃气发电设备也有较大的差别。1低热值燃气内燃机发电技术气体内燃机是常用的燃气发电设备之一,燃气内燃机都要求有强制点火系统,点火系统的设计必须根据燃气燃烧速度等进行调整。燃气内燃机的有效热效率ηe和有效燃气消耗率ge是衡量发动机经济性能的重要指标。在内燃机中各性能参数存在下面的关系:Ne=k1MbQηege=Mb/Ne=k2/ηeQNi=Ne+Nmηe=ηmηi式中:Ne,Ni,Nm——…     

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.     

湍流射流点火甲醇发动机燃烧特性及预燃室喷射策略研究北大核心CSCD

基于一台四冲程单缸发动机开展湍流射流点火甲醇发动机的性能表现和燃烧特性研究。结果表明,湍流射流点火(turbulent jet ignition,TJI)燃烧模式放热率(heat release rate,HRR)曲线呈现“双峰”现象,放热率峰值明显高于火花塞点火(spark ignition,SI)模式,且具有更短的燃烧持续期。过量空气系数λ=1.0时,预燃室内不喷射甲醇的被动式TJI模式的平均指示压力略低于SI模式,指示燃油消耗率略高于SI模式。对于主动式TJI燃烧模式,λ=1.5,预燃室甲醇喷射时刻为压缩上止点前180°曲轴转角,喷射脉宽保持在350μs~600μs之间时,TJI甲醇发动机燃烧稳定性较好,同时动力性与经济性均有所提升。     

预燃室射流点火对汽油发动机性能影响

基于一台单缸汽油发动机,设计了主动预燃室系统,试验了预燃室混合气状态对燃烧及排放的影响,通过对比不同点火能量的火花塞点火和预燃室点火,明确预燃室射流点火对燃烧过程影响机理．结果表明：随着预燃室内喷油量的增加,颗粒物数量(PN)排放增加;预燃室内浓混合气能改善燃烧相位、加快燃烧速度,提高点火性能,但预燃室内当量比附近的混合气有更大的节油潜力．当全局过量空气系数φglobal小于1.4时,预燃室点火燃油消耗率恶化;当φglobal大于1.4时,预燃室改善热效率的能力开始凸显．当预燃室中燃油量占总循环油量的分数为2%时,预燃室点火能将稀燃极限扩展至φglobal为2.1,在φglobal为1.8时总指示热效率达到48.5%的最大值．     

柴油机瞬时平均传热数的回归公式

本文分析了现有的柴油机瞬时平均传热系数各计算公式,应用误差理论和回归分析处理,得出一个回归公式: a_(gφ)1709.2D~(-0.2)*T_φ~(-0.2)*T_φ~(-0.53)*p_φ~(-0.8{C_m+b*[p_φ-p_a((V_a)/(V_φ))~(1.36]}~(0.8) 式中,系数b=4.520-0.349p_z。回归的相关系数r不小于0.98174、剩余标准差s不大于0.07801,按数理统计理论可以期望本公式将比参与回归的各公式更为精确,并且具有更为宽广的适用范围。     

基于转速反馈的CNG发动机点火提前角标定

点火正时对发动机运行时的动力性、经济性和排放具有很大影响,因此最佳点火提前角的选取十分重要。以发动机转速为反馈信号,利用MATLAB/Simulink软件建立CNG发动机点火提前角标定控制模型,算法实施平台为dSPACE公司的MicroAutoBox,在实验室NQ150N型天然气发动机上进行了算法测试。实验结果表明,以转速为反馈信号的点火提前角标定算法简单可行,并且能较快地找到对应工况下的最佳点火提前角。     

氢燃料发动机燃烧过程模拟与分析

在分析氢作为内燃机燃料特性的基础上,针对氢气与空气的混合与燃烧过程的空间分布特性比汽油均匀的特点,提出并建立了单区模型对氢燃料发动机燃烧过程进行模拟与分析.结果显示,缸内压力与放热率的计算值与试验值相对误差在3%以内,曲线形态吻合度较高.较好地反映出实际的燃烧情况.表明采用单区模型进行氢燃料发动机燃烧过程的模拟与分析能够保证较高的准确性,进一步分析了点火提前角、当量比对燃烧过程的影响,结果表明它们对燃烧过程有较大影响.因此,控制点火提前角、当量比是调整与改善氢发动机性能的重要手段.     

运行工况对基础燃料均质压燃燃烧过程影响的试验研究

在一台经改装的单缸直喷式柴油机上进行了不同辛烷值基础燃料下发动机转速对均质压燃（HCCI）燃烧特性、工况范围和排放特性影响的试验研究。研究结果表明：发动机转速升高,不同辛烷值燃料着火燃烧时刻推迟,以曲轴转角计算的燃烧持续期延长,高辛烷值燃料的缸内最大爆发压力和缸内温度降低;在中间转速,HCCI实现的最高平均指示压力最大,高转速工况,最高平均指示压力降低;对于低辛烷值燃料,转速对燃烧效率影响不大,转速升高,指示热效率增大;对于高辛烷值燃料,转速升高燃烧效率降低,指示热效率在中间转速最高,高转速降低。排放测试表明,转速升高使得HCCI运转的HC和CO排放都升高,NOx排放则逐渐降低。     

天然气发动机燃烧制动性能仿真研究

利用GT-Power仿真软件建立某一型号发动机模型,研究点火时刻、转速和减压气门运行参数对发动机燃烧制动性能的影响。研究结果表明:随着点火时刻的提前,发动机制动功率呈线性增加;点火时刻一定时,发动机转速越高制动功率越大,减压气门升程越高制动功率也越大。当转速一定时,每个减压气门升程都对应一个最佳气门提前角使得制动功率的峰值最大,且最佳气门提前角随着气门升程的增大而减小;当升程一定时,每个转速都对应一个最佳气门提前角使得制动功率的峰值最大,且最佳气门提前角随着转速增大而增大。当气门升程为4mm、转速为2 400r/min时,最大制动功率可达137kW,可达发动机标定功率的1.7倍。     

4缸直列式汽化器发动机在进气管中的燃料输送和分配

进气支管中燃料分配的不均匀是如下两种基本影响的结果,即大家所熟知的进气顺序,以及本文中提到的流向效应。在一台成批生产的火花点火发动机上用两种不同的进气顺序1-3-4-2和1-2-4-3试验研究了与燃料比、转速、管壁加热、燃料蒸馏曲线和进气支管内油膜试样的关系。