进气前回流对HCCI汽油机着火时刻的影响

为了实现对着火时刻的调控,在负气门重叠角(NVO)策略下,通过进气门早开,形成不同程度的进气前回流,来调控着火时刻.三维仿真结果表明,进气门开启提前,前回流比例逐渐增大,产生两个主要的作用,一个是散热造成缸内平均温度发生改变,另一个是改变新鲜进气和废气的混合历程,使得缸内温度、废气分布发生变化.当前回流质量分数小于20％时,缸内平均温度的降低使着火时刻推迟.当前回流质量分数大于20％时,温度、废气不均匀度的增加使得着火时刻提前;前回流的存在还使得缸内高温区和高废气区的重合度减小,使缸内形成了利于着火的高温及相对低废气区,促进自燃点的出现,使着火时刻提前.     

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.     

外部废气对汽油机HCCI燃烧调控作用的数值模拟

基于三维仿真平台,研究了不同外部废气率时汽油机均质充量压燃(homogeneous charge compression ignition,HCCI)燃烧着火前缸内平均热状态、温度和废气分布特征及燃烧过程的变化,重点分析了外部废气造成的温度分布变化对自燃过程的影响。模拟结果表明:保持内部废气率不变,外部废气率从0增至15%,缸内总工质质量基本不变,但混合气比热容增加,使得着火前平均温度下降了约30K,平均氧浓度降低了约2%;同时,缸内温度分布更均匀,温度不均匀度降低了38%,而废气不均匀度降幅不到4%。研究结果表明:缸内温度分布变均匀,加快了自燃点扩散速度,同时也改变了初始自燃点的产生位置,但这种分布状态的变化并不能在宏观上影响HCCI着火时刻和燃烧持续期;缸内平均温度和氧浓度降低是外部废气推迟HCCI着火、抑制过快燃烧的主要原因。     

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。     

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。     

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．     

压缩比、CO2对二甲醚均质压燃影响的数值模拟

利用化学反应动力学软件建立二甲醚均质压燃燃烧模型,研究了压缩比和进气掺入CO2对二甲醚均质燃烧的影响。结果表明：增大压缩比加快了二甲醚基元反应速率,使着火提前,燃烧压力、温度上升;进气中加入CO2可以延迟着火时刻,降低缸内压力和温度;CO2对二甲醚均质压燃高温燃烧阶段影响更大。     

进气压力和喷油对二冲程汽油机稀燃特性的影响

利用三维数值模拟软件CONVERGE研究了在循环喷油量和点火时刻固定的大负荷条件下,进气压力对二冲程直喷汽油机缸内燃油分布和稀燃特性的影响.结果表明,在相同的第2次喷油比例下,随着进气压力的升高,气缸内燃油浓度降低.在相同的进气压力下,随着第2次喷油比例的增加,火花塞附近的燃油浓度先减小后增加.在第2次喷油比例为70%,时燃油分层形式最有利于燃烧.在相同的第2次喷油比例下,随着进气压力的升高,着火时刻逐渐提前,燃烧持续期先略有缩短后又增长,最大压力升高率先增加后减小.在相同的进气压力下,随着2次喷油比例的增加,着火时刻先略有推迟后提前,燃烧持续期先增长后缩短,最大压力升高率先减小后增加.气缸内燃油浓度和温度分层形式影响火焰传播过程中气缸周围混合气的自燃特性.提高进气压力能降低气缸周围混合气的浓度,抑制自燃的发生.     

过量空气系数对HCCI汽油机燃烧特性的影响

在一台Ricardo Hydra单缸四气门汽油机上,利用气门重叠负角方法实现了均质充量压缩着火(HCCI)燃烧,并通过试验研究了过量空气系数对HCCI汽油机燃烧特性的影响.研究结果表明,在相同的转速和气门相位角下,随着过量空气系数的增加,平均指示压力减小,缸内残余废气率也减小,但燃油消耗率的变化趋势与转速有关.在大多数工况下,过量空气系数为1.05时,HCCI发动机的着火时刻最早,燃烧持续期最短.过量空气系数对循环波动的影响与转速和气门相位角有关.随着转速的增加,循环波动增大.     

基于可视化温度场分析的柴油机缸内燃烧过程研究

在一台视窗上置式柴油机可视化实验装置上用高速摄像机记录下缸内燃烧过程的火焰照片,应用三基色法计算了缸内燃烧温度场.结果表明,用三基色法分析的缸内温度场分布与实际情况相一致；结合示功图曲线对柴油机着火和燃烧过程进行了分析,得到的结果符合柴油机实际着火和燃烧过程的发展规律.燃油在高温缺氧情况下会发生裂解形成较高温度的较大碳粒,影响相应零部件的使用寿命和发动机性能.