火花点火发动机实现稀薄燃烧的技术措施

本文介绍了火花点火发动机稀薄燃烧的特点及实现稀薄燃烧所采用的关键技术措施，文章指出：实现稀薄燃烧是提高车用火花点火发动机的经济性和改善排放性能的重要途径。     

湍流射流点火甲醇发动机负荷拓展和性能优化研究

基于一台湍流射流点火（turbulent jet ignition, TJI）甲醇发动机开展发动机负荷拓展和性能优化试验研究。结果表明,稀燃工况下（过量空气系数大于1.4）,采用进气增压技术可有效提升TJI甲醇发动机在高负荷工况下的燃烧稳定性和动力性,同时降低指示油耗率,提升排放性能;此外,基于进气增压技术提出了TJI甲醇发动机宽负荷工况下的最佳油耗运行策略。低负荷运行工况下,相较于质调节方式,采用量调节方式改变发动机负荷可使指示油耗率最高降低5.2%（平均指示压力为0.30 MPa时）,一氧化碳（carbon monoxide, CO）、甲醛（methanal, HCHO）及碳氢化合物（hydrocarbon, HC）等污染物排放均有所降低,同时可提升燃烧稳定性,避免过于稀薄而造成的燃烧恶化现象。     

预燃室射流点火技术对汽油机性能影响的研究

在一款增压直喷小型强化废气涡轮增压汽油机上,进行了加装预燃室与传统点火在低速外特性、中转速负荷特性的燃烧特性、经济性和排放特性对比试验,分析了预燃室火焰射流点火过程与传统点火对汽油机性能影响的规律。研究结果表明,在1500r/min、平均有效压力为2MPa工况,采用预燃室点火后缸内燃烧等容度提高,最高燃烧压力增大,燃烧相位提前7.1°,有效燃油消耗率下降约24g/（kW·h）;在2000r/min负荷特性的试验工况,相比于传统点火,预燃室点火燃烧循环变动均获得改善,燃烧持续期缩短,低负荷时燃烧相位不变而比油耗略微上升,高负荷时燃烧相位大幅提前,比油耗改善约7g/（kW·h）,且最高有效热效率由36.9%上升至37.5%。就气体排放物而言,预燃室点火加速燃烧使NOx排放最高上升约15%,HC排放最多下降约36%,而CO排放低负荷时基本维持不变,在高负荷时略有下降。     

高能（电子）点火系与供油系匹配试验研究

通过对两种点火系进行定功率质量调整对比，说明高能点火可燃用较少的汽油而发生同样的功率，因而排放与油耗率均得到改善，据此试验结果，对化油器进行匹配调整，取得提高发协机动力性（Ｐｅ ｍａｘ提高３．９％），改善经济性和降低排放（常用工况油耗率下降４．７％，ＣＯ和ＨＣ平均下降５０％以上）的效果，动态性能也有明显提高。试验还表明，高能点火正确匹配使用，它不但是机内净化的有效装置，也是改善发动机性能的重要途径     

采用高能点火的均质稀薄燃烧汽油机试验

均质稀薄燃烧能够有效提高汽油机热效率,而高能点火可以提高汽油机的燃烧速度,是实现均质稀薄燃烧的有效技术途径.通过一台单缸汽油机分别研究了普通火花点火和高能点火对均质稀薄燃烧过程的影响,分析了两者燃油经济性、燃烧特性以及NOx排放特性的差异,结果表明:相比于普通火花点火,高能点火能够有效拓宽汽油机均质稀薄燃烧的空燃比极限;采用高能点火系统A可以实现过量空气系数φa为1.65的均质稀薄燃烧,指示燃油消耗率(ISFC)最低达到184.0 g/(kW·h);采用点火能量更高的高能点火系统B可以实现φa为1.94的均质超稀薄燃烧,指示燃油消耗率最低达到180.7 g/(kW·h),对应的指示热效率为48.2%;将φa进一步提升至2.00时,NO_x原始排放将降至188×10~(-6),但受限于燃烧过程恶化,此时ISFC将增加至185.3 g/(kW·h).     

主动预燃室式直喷汽油机稀薄燃烧性能研究

为明晰不同点火方式对汽油机稀薄燃烧特性的影响规律,在一款排量为0.5L的研究型单缸机上试验研究了传统火花塞和主动预燃室两种不同点火方式下发动机燃烧及排放特性,探索主动预燃室拓展稀薄燃烧极限的多种影响因素。研究结果表明,稀薄燃烧可有效降低油耗,提高发动机热效率。传统点火线圈的稀燃极限处于过量空气系数1.5附近,最高指示热效率为45.0%,而采用主动预燃室系统后,稀燃极限可进一步拓展,过量空气系数可达2.0,指示热效率提升至46.5%,氮氧化物排放比采用传统火花塞点火技术时降低约88%;主动预燃室匹配高压缩比14.80的燃烧系统,可进一步拓展稀燃极限至过量空气系数2.1,指示热效率可达48.0%,氮氧化物排放继续降低,在过量空气系数采用2.1时NOx排放最低可达58×10-6。     

稀燃条件下主动预燃室式直喷汽油机燃烧和排放特性研究

为明晰不同点火方式对汽油机稀薄燃烧特性的影响规律,在一款排量为0.5 L的研究型单缸机上试验研究了传统火花塞和主动预燃室两种不同点火方式下发动机燃烧及排放特性,探索主动预燃室拓展稀薄燃烧极限的多种影响因素.研究结果表明,稀薄燃烧可有效降低油耗,提高发动机热效率.传统点火线圈的稀燃极限处于过量空气系数1.5附近,最高指示...     

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。     

微机控制汽油机点火系以提高点火能量

本文介绍了一种利用微型计算机控制汽油机点火系以提高点火能量的方法,用微机控制初级电路导通的时间,同时减小初级回路的电阻,使得断开电流增大而又不致烧坏点火线圈,提高了点火能量以及最大次级电压,从而可增大火花塞间隙,试验表明用此方法可以燃烧更为稀薄的混合气,使油耗率大为下降。     

某汽油机高效尾气净化系统的优化匹配

汽油机的主要排放物为CO、HC和NO_x,稀薄燃烧采用提高空燃比的方法,在一定程度上可以改善排放,但对有效降低NO_x排放作用不大。EGR技术将部分废气引入气缸重新参与燃烧,破坏了NO_x生成的高温条件。本文借助GT-power仿真软件分别单独将稀薄燃烧和废气再循环技术应用到汽油机上,在部分负荷下探究两者对发动机动力性、经济性和排放性的影响,最后将两者耦合,探究在两者的共同作用下,发动机的性能变化。     

汽油喷射稀薄混合气的燃烧

本文研究了汽油喷射发动机稀薄混合气燃烧具有重要意义的空燃比、涡流强度、点火时刻、排气再循环和喷油定时等参数对油耗率和循环波动率的影响，并与化油器供油的发动机作对比分析。结果表明，汽油喷射可燃用更稀薄的混合气，指出在影响汽油喷射燃烧的三个主要因素中，以涡流的影响最大，空燃比次之，喷油定时在上止点前５０°ＣＡ到后１０°ＣＡ之间时对燃烧的影响相对较小。     

车用发动机稀薄燃烧用三元催化剂

日本马自达汽车公司开发成功汽车发动机稀薄燃烧脱氮用三元催化剂 ,下一步将开发排气量2 0 0 0 m L以下的稀薄燃烧用发动机 ,对汽车节能将有重要作用。稀薄燃烧是汽车发动机一种十分有效的节能方法 ,可比常规的汽油机节油 1 0～ 1 5%。但由于它过大的空气比致使排气中氮氧化物含量上升 ,以致超过现行规定 (1 k W排放量 <0 .2 5g) ,而一般的催化剂又无法解决 ,故通常只在排放氮氧化物较少的中速平稳行驶阶段使用稀薄燃烧 ,从而使其节油潜力只能发挥一半左右。新开发的三元催化剂由二氧化硅、氧化铝为主要成分的浮石加工而成 ,在浮石的多孔型…     

基于射流点火和气道喷水技术的缸内直喷汽油机稀薄燃烧特性研究

在一台4缸涡轮增压汽油机的基础上,增加预燃室和进气道喷水系统,在最佳油耗工况附近（转速2 500 r/min,平均有效压力为0.8~1.2 MPa）开展了试验,研究和分析了汽油机稀薄燃烧特性,以及射流点火和进气道喷水技术对稀薄燃烧性能的影响。结果表明,稀薄燃烧可以将有效热效率从当量燃烧的39.5%提高到42.4%左右,但是当过量空气系数超过1.4以后,燃烧稳定性和碳氢排放变差。采用射流点火技术可以将稳定燃烧的过量空气系数拓展到1.7以上,热效率增加至43.0%以上,燃烧持续期最大缩短37.6%,循环波动不超过1.3%。在此基础上增加进气道喷水,对于平均有效压力在1.1 MPa以上的负荷,抑制爆震效果明显,喷水脉宽达到4 ms时,爆震限制的燃烧重心可以提前到活塞上止点后8°左右,同时最大热效率超过44%,循环波动不超过3%;但是对于平均有效压力低于1.1 MPa的负荷,爆震现象不严重,喷水反而会降低燃烧速率和热效率,同时燃烧稳定性和未燃碳氢排放也随之恶化。     

高能点火系统在CG125发动机上的应用研究

点火能量是影响发动机性能的重要因素,通过提高点火能量可达到降低油耗和改善排放的目的。为此,本文介绍了一种汽油机用高能点火测试系统,并在CG125发动机上进行了高能点火的试验研究。结果表明,使用高能点火后不仅降低了油耗,还在一定程度上提高了发动机的输出功率。     

电控五气门汽油机稀燃与废气再循环性能对比研究

在一电控喷射稀薄燃烧五气门汽油机上，以稀薄燃烧汽油机电控开发系统及相应的废气再循环系统为试验平台，对五气门汽油机在各种进气模式下实施稀混合气燃烧及废气再循环时的燃油消耗率和排放性能进行了详细的试验研究，进而对本发动机的稀燃性能与废气再循环性能进行了比较，分析实施不同方法对发动机性能的不同影响效果，实验结果表明，采用分层EGR技术以后，EGR比率可达32％，稀燃和分层废气再循环都有效地降低了NOx排放，分层废气再循环对NOx降低的效果更为明显，而且降低速度更快，尤其在中、低负荷，可以使排气中的NOx降低85％～95％．对于油耗，稀燃的效果显然要好于废气再循环，在较高负荷尤为明显，稀燃可显著降低HC、CO，分层EGR对HC、CO排放降低幅度不大。     

汽油发动机稀薄燃烧点火的技术创新

介绍了发明电感储能式双点火加连续击穿点火技术的技术机理和技改措施，指出，该技术克服了现有点火技术点火覆盖角度小、点火能量低、不能重复击穿点火的工作缺陷，在汽油发动机上实现了长时间、大角度地连续击穿点火，才能提高汽油发动机热能利用效率。指出，该发明可成为汽油发动机实施最大提前角点火、恒定压缩比稀薄燃烧、全工况利用废气再循环系统等的技术手段。     

汽油机不同稀释方式对性能和排放影响的对比研究

在某自然吸气汽油机上针对全球普遍采用的2000r/min、0.2MPa BMEP和1600r/min、0.26MPa BMEP工况,在台架上对缸内残余废气系数、外部EGR率和过量空气系数(稀薄燃烧)进行了对比试验。分析了上述不同缸内稀释方式对汽油机性能和排放的影响。提出了一个能对三者在同一基础上进行对比的缸内稀释因子α参数,并导出了α与缸内残余废气系数、EGR率及过量空气系数之间的关系式。在α统一基准下对三种稀释方法的试验数据进行对比,并对其影响程度及机理进行分析。研究结果表明:从提高进气压力、减小泵气损失的角度上看,缸内残余废气的影响最明显,稀薄燃烧次之,EGR率的影响最小;从对缸内燃烧过程的影响来看,EGR率的影响最明显,缸内残余废气次之,稀薄燃烧最不明显;从对油耗的改善效果来看,稀薄燃烧的影响最明显,缸内残余废气次之,EGR率的影响最小;从降低缸内氮氧化物浓度的效果来看,EGR率的影响最明显,缸内残余废气次之,稀薄燃烧影响最小。     

压缩天然气发动机的开发

提要把以柴油机为基础的CNG发动机(燃用压缩天然气的火花点火式发动机)装在运垃圾的汽车上,已确认其作为低公害车的排放水平和动力性能.采用空燃比控制和三元催化剂作为降低排放的措施,达到了采用同样措施的汽油机的排放水平.另外,还可以得到高于原柴油机功率的动力性能.     

EGR对电喷LPG发动机快速稀薄燃烧的影响

文章介绍了废气再循环(EGR)对电喷LPG发动机快速稀薄燃烧的影响.研究结果表明,EGR的应用,对稀薄燃烧稀限及发动机燃烧特性都有较大的影响.本研究开发的基于高能双火花塞点火的快速燃烧系统可以加快LPG燃气的燃烧速率,有效地改善引入EGR的LPG发动机的快速稀燃过程.     

喷雾-壁面复合引导直喷汽油机燃烧过程的数值解析

采用分层稀薄燃烧技术的缸内直喷汽油机因其显著的节油效果,成为当前研究的热点。缸内直喷汽油机实现分层稀薄燃烧的主要问题在于混合气浓度场分布不合理造成局部燃烧恶化进而影响发动机的燃烧效率和排放水平。因此本文采用本课题组提出的喷雾-壁面复合引导燃烧系统,使用AVL-FIRE软件对直喷汽油机的分层稀薄燃烧过程进行了数值解析。结果表明:部分负荷工况下喷射提前角在40°CA BTDC时,在20°CA BTDC缸内可形成较好的分层混合气;在696°CA点火放热率峰值最大,而CO和NO的排放随着点火提前角的减小而减小。