进气系压力波动与多缸发动机充气效率—转速特性形态的关系研究

本文论述的是根据台架试验及模拟计算结果得出的多缸发动机进气系统内压力波动与充气效率－转速特性的关系。各缸进气岐管在总管处的交汇产生了一非稳态的进气总管压力波动，该压力波直接叠加到进气岐管本身产生的压力波上从而导致了多缸发动机充气效率曲线在开口进气岐管基础上的变异。结果表明：在发动机转速域上，受进气岐管交汇处压力波动变化形态的影响，多缸发动机充气效率曲线可划分为３个区域：（１）充气效率幅值高于开口进气岐管系统；（２）充气效率曲线向开口进气岐管曲线转换；（３）两者具有相同的形态但前者幅值较低。上述３个子区域的边界即是其进气系统压力波的谐振转速及抵削转速。本文根据上述压力波动机理导出的压力波谐振转速及抵削转速的计算模型，与实验结果的吻合优于赫姆霍兹等常用模型     

多缸汽油机气缸压力的缸间差异研究

首先分析了多缸汽油机缸间差异的产生原因并提出了评价多缸发动机缸间差异的指标。其次介绍了同时测量四缸汽油机各缸气缸压力的试验装置。最后对平均指示压力、最高压力、最大压力升高率的偏差率δpi、δpm 、δDpm 和其偏差率绝对值的缸间均值бpi、бpm 、бDpm 进行了统计分析。结果表明 :多缸汽油机各气缸的压力存在较大差异 ;δpi、δpm 、δDpm 的变化范围大约在± 5 %、± 30 %、± 4 5 %之内 ,бpi、бpm 、бDpm 的范围大约为 0～ 9%、0～ 2 1%和 0～ 4 3%。     

船用微引燃双燃料发动机多缸平衡控制的试验

针对船用微引燃双燃料发动机多缸不平衡问题,开展了多缸平衡控制的仿真与试验,建立发动机仿真模型,用试验测量的进气歧管压力验证了模型精度,基于仿真模型定量分析了发动机各缸燃气量和过量空气系数的差异.采用燃气喷射量补偿的方法对各缸进行缸平衡控制的研究,分别以各缸爆发压力、平均指示有效压力(IMEP)和排气温度为控制变量修正各...     

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.     

测量多缸内燃机单缸充气效率的压力波方法

提出了一种按准稳定流动处理方法，利用实测多缸内燃机进气门前后的压力波间接测量多缸内燃机单缸充气效率。利用奥地利AVL657内燃机数据采集分析仪等测试设备，通过测量和计算获得了各缸各工况下的进气充量和充气效率，并将测量结果与实测多缸内燃机平均充气效率进行了比较，充气效率值最大相差0．03，考察了该方法的可行性。得到的实验内燃机充气效率不均匀度值最大相差8．9％，用这种方法可以定量研究多缸机各缸进气充量的均匀性。     

多缸汽油HCCI发动机燃烧循环变动的研究

在均质混合气压燃(HCCI)发动机研发中多缸不均匀性是一个重要的问题.通过在缸内直喷汽油机(GDI)上采用两次燃油喷射和可变配气技术来控制缸内混合气形成和燃烧,实现了SI/HCCI复合燃烧方式,研究了汽油HCCI发动机在不同燃烧模式下的多缸燃烧循环波动特性.研究结果表明:在汽油机中低负荷典型工况下,HCCI燃烧pi的缸内循环波动率小于2%,缸间循环波动率小于3%;HCCI发动机缸间循环波动主要受进气量的影响,与SI燃烧模式相比,采用稀燃模式的汽油HCCI燃烧缸间循环波动较小,HCCI燃烧的压力升高率和最高燃烧压力的循环波动率较小.     

4气门火花点火式车用发动机缸内滚流和涡流运动的研究

近年来的研究结果表明，４气门火花点火式发动机具有明显的优越性，是车用汽油机的发展方向。本文报道了稳流气道试验台上对一台４气门汽油机以５种不同结构的进气道进行了气道流动特性的试验，用激光多普勒测速仪的在发动机倒拖工况下测量了缸内的空气运动，得到如下结论：４气门汽油机的缸内宏以空气流动主要绕与气缸中心线垂直方向旋转的滚流运动；高位切向式双进气道可获得较高的滚流速度和平均流量系数，是４气门汽油机理想的进     

600MW高效率汽轮机－发电机组

６００ＭＷ高效率汽轮机－发电机组东北电力公司能代火电站的功率为６００ＭＷ的汽轮机发电机组为富士电机公司制造的最大功率水电机组。汽轮机为单轴４缸４排汽到，蒸汽参数为２５１ｋｇ／ｃｍ２、５３８／５６６℃，转速为３０００ｒ／ｍｉｎ，末级叶片长度为１０５０ｍ...     

基于多缸运动的气体机进气均匀性计算方法

针对常规废气再循环(exhaust gas recirculation, EGR)率均匀性计算方法不适用于各缸进气量分析的问题,基于CONVERGE软件建立了考虑气门和活塞运动的多缸计算方法,并分析了某国六天然气发动机的进气均匀性。结果表明：采用多缸方法得到的EGR率均匀性计算结果与采用常规方法得到的结果一致,并且多缸方法还能获得各缸的进气量和当量比及各缸的涡流比、滚流比和湍动能等表征缸内流动状态的参数,拓展了计算能力。基于仿真分析和台架试验的结果表明该款发动机的进气均匀性满足设计要求。     

发火顺序对增压柴油机进气不均匀性影响的研究

在某V型多缸柴油机性能试验和多个气缸压力测量的基础上,对该柴油机的一维性能仿真计算模型进行了标定和校核,并应用验证后的模型计算和分析了该柴油机不同曲轴结构对应的发火顺序时各缸进气流量的不均匀性.计算结果表明:不同发火顺序造成各缸进气门前压力波动的规律差异很大,造成各缸进气不均匀度的差异也很大,相比之下,平面曲轴对应的发火顺序造成的进气不均匀度较小,而十字曲轴、成对曲轴和混合曲轴对应的发火顺序造成的进气不均匀度较大.     

发动机起动过程中活塞漏气模拟分析

采用AMESim建立了柴油机单缸机及活塞漏气模型,假设气体流动为一维非稳态可压缩的绝热流,采用方形小孔流量计算方法,分析了不同转速下的活塞漏气和缸压变化。通过分析表明,转速每降低50 r/min,循环漏气量增加0.03g,漏气量占进气量百分比提高3.74%,最大爆压降低0.112 MPa。按照柴油机起动最低缸压1.7 MPa要求,起动转速应为大于200 r/min。     

柴油机进气掺混低浓度甲烷模拟研究

针对矿井下空气中含有甲烷气体造成柴油机在矿井下运行时会吸入甲烷的情况,使用三维计算流体动力学(CFD)软件CONVERGE模拟柴油机进气混掺0%、0.25%、0.50%、0.75%与1.00%体积浓度的甲烷气体对柴油机燃烧及排放的影响。研究结果发现,当甲烷着火时刻温度大于1 000K时,甲烷的掺混会使得羟基(OH)基团增多,对柴油机的燃烧起着促进作用。在柴油机1 200r/min、80%负荷的工况点下,随着甲烷体积浓度提高至1.00%,滞燃期从7.35°缩短至7.07°,缸内最大燃烧压力从16.05MPa升高至16.46MPa,放热率峰值升高9.1%,缸内最高温度从1 737K升高至1 771K,NOx排放由10.55g/(kW·h)升高至11.36g/(kW·h),CO排放由0.12g/(kW·h)升高至1.34g/(kW·h),碳烟排放由1.210mg/(kW·h)下降至0.785mg/(kW·h)。矿井下空气中存在甲烷会对柴油机的燃烧及排放产生影响,但矿井下甲烷体积分数普遍低于0.7%,因此其对柴油机的影响较小。     

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。     

Performance,emission and combustion characteristics of CI engine fuelled with diesel and hydrogen

Hydrogen (H₂) is being considered as a primary automotive fuel and as a replacement for conventional fuels. Some of the desirable properties, like high flame velocity, high calorific value motivate us to use hydrogen fuel as a dual fuel mode in diesel engine. In this experiment, hydrogen was inducted in the inlet manifold with intake air. The experiments were conducted on a four stroke, single cylinder, water cooled, direct injection (DI), diesel engine at a speed of 1500 r/min. Hydrogen was stored in a high pressure cylinder and supplied to the inlet manifold through a water-and-air-based flame arrestor. A pressure regulator was used to reduce the cylinder pressure from 140 bar to 2 bar. The hydrogen was inducted with a volume flow rate of 4l pm, 6l pm and 8l pm, respectively by a digital volume flow meter. The engine performance, emission and combustion parameters were analyzed at various flow rates of hydrogen and compared with diesel fuel operation. The brake thermal efficiency (BTE) was increased and brake specific fuel consumption (BSFC) decreased for the hydrogen flow rate of 8l pm as compared to the diesel and lower volume flow rates of hydrogen. The hydrocarbon (HC) and carbon monoxide (CO) were decreased and the oxides of nitrogen (NO_x) increased for higher volume flow rates of hydrogen compared to diesel and lower volume flow rates of hydrogen. The heat release rate and cylinder pressure was increased for higher volume flow rates of hydrogen compared to diesel and lower volume flow rates of hydrogen.     

直喷式柴油机燃用二甲基醚(DME)试验研究

介绍了在1100单缸直喷式柴油机上燃用DME的发动机试验研究结果。研究表明：通过增加循环供油量可使柴油机燃用DME后恢复到原机略低，同时缸内最大爆发压力降低，发动机碳烟排放为零，HC和CO排放比原机略高，NOx排放比原柴油机降低约50%以上，供油提前角减少，缺内最大爆发压力降低，NOx排放可进一步大幅度降低，但HC排放略有升高；加大喷孔直径，缸内爆发压力升高，NOx排放升高，HC和CO排放在中低负荷相差不大，但在大负荷工况有所升高。     

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．     

进气道型式对四气门汽油机进气流动特性的影响

在稳流气道试验台上,研究了四气门汽油机整体式和分体式进气道进气流通特性及产生的缸内滚流特性,提出了进气不均匀度和进气终了滚流比不均匀度的概念．发现四气门汽油机各缸产生的最大滚流轴线与曲轴轴线夹角是不同的．整体式进气道流通系数和平均流通系数大于分体式进气道．分体式进气道进气终了滚流比大于整体式进气道,平均进气终了滚流比增加7％．分体式进气道进气不均匀度小于整体式进气道,而进气终了滚流比不均匀度则大于整体式进气道．     

带有进排气旁通的相继增压柴油机的计算分析

建立了带有进排气旁通的相继增压柴油机稳态仿真程序,缸内过程采用充满与排空法,进排气过程采用一维非定常流动模型,选择有限体积法对其进行离散求解。对某船用带有进排气旁通的相继增压柴油机,进行了多组性能模拟计算,结果表明:计算结果与试验数据基本一致;柴油机转速在855～920 r/min时,开启旁通阀,能增加压气机的空气流量,避免喘振,并提高了增压压力,降低了排温,改善了柴油机的大扭矩性能,但柴油机的经济性有少量降低。     

基于可变气门定时策略的HCCI汽油机试验研究

在电控气口喷射四冲程单缸试验机上,利用特殊设计的小包角配气凸轮,通过负气门重叠角实现了由内部残余废气控制的汽油HCCI燃烧,详细研究了气门定时参数对HCCI燃烧的影响.结果表明,就进排气门定时比较而言,排气门关闭时刻对内部EGR率和负荷的影响更大,而进气门开启时刻对HCCI燃烧的影响相对较小.在进排气门相位对称条件下,随着气门重叠负角的减小,最大压力升高率增加,着火时刻提前,负荷也增大.随着转速的增加,内部EGR率增加,排气温度升高,着火时刻也提前.通过调整气门定时,在不需要进气加热的条件下,可在转速880～4 000 r/min,负荷0.25～0.75 MPa（pIMEP）的范围实现HCCI燃烧.