柴油机预混合燃烧循环变动特性研究

在发动机台架进行了直喷式柴油机预混合燃烧中低负荷循环变动的试验研究。分析了EGR、喷油始点和喷油压力对预混合燃烧循环变动的影响。研究结果表明:预混合燃烧的燃烧持续期短,放热迅速,最大压力升高率较大,增大EGR和推迟喷油降低了最高燃烧压力和最大压力升高率,最大压力升高率的循环变动系数随EGR增大而增大,随喷油推迟而减小。燃烧发展期与最高燃烧压力、最大压力升高率、最大放热率、燃烧持续期和燃烧重心等参数具有很强的相关性。燃烧循环变动小的点与排放较好的点参数相吻合。利用空燃比很好地反映了EGR、喷油率始点等参数对燃烧循环变动系数的影响。平均指示压力的循环变动系数在正常情况均小于10%。并提出了减小循环变动进一步降低排放可能采取的措施。     

不同点火时刻取值方式对CNG发动机燃烧循环变动特性的影响

首先讨论点火时刻对平均指示压力变动系数的影响,同时对比了采用固定点火时刻和采用平均指示压力变动系数最小值的点火时刻时,不同因素对CNG发动机燃烧循环变动特性的影响规律.结果表明,在其他工况参数与控制参数不变时,存在平均指示压力变动系数最小的点火时刻.采用固定点火时刻研究循环变动特性规律时,点火时刻取值的差异会导致CNG发动机燃烧循环变动特性规律的差异;采用平均指示压力变动系数最小值点火时刻时,燃烧循环变动特性规律具有唯一性.     

天然气缸内直喷发动机燃烧循环变动特性研究

开展了天然气高压缸内直喷发动机的燃烧循环变动特性研究。研究结果表明,小当量比工况下(<0.4),会出现失火循环和部分燃烧循环,平均指示压力pmi值低,pmi的循环变动系数大,大当量比工况下pmi的循环变动系数小。最高气缸压力高的循环燃烧速率快、燃烧过程的等容度好。最高气缸压力与其对应的曲轴转角之间、最高气缸压力升高率与其对应的曲轴转角之间、最高气缸压力和pmi之间都存在着一定关系。最高气缸压力与火焰发展期、快速燃烧期也存在很好的对应关系。高的最高气缸压力对应着短的火焰发展期和短的快速燃烧期。循环的累积放热量越大则pmi越大,pmi的大小与累积放热量的大小存在对应关系。     

正庚烷均质压燃过程的燃烧稳定性和循环变动的研究

对正庚烷HCCI燃烧典型工况下的燃烧稳定性和循环变动进行了研究。在单缸HCCI发动机上,通过气口喷射正庚烷,记录了部分燃烧、正常燃烧、爆震燃烧下100个循环的示功图,据此对各个燃烧参数和性能参数的循环变动进行了分析。研究表明：低温阶段的冷焰反应时刻、起始反应温度和低温放热峰值时刻的循环变动系数小于3%,且受混合气浓度的影响不明显;高温阶段燃烧参数循环变动较大,但是着火时刻和峰值放热时刻随混合气浓度的增加显著减小;低温和高温峰值放热率循环变动系数较高。在性能参数方面：不发生爆震燃烧时,最高压力、压力升高率的变动较小;发生爆震燃烧时,循环变动系数迅速增加;不发生失火或者部分燃烧时,平均指示压力和指示热效率的变动较小,且随混合气浓度增加而减小。     

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.     

汽油加氢改善发动机性能的试验研究

在汽油机的燃烧过程中加入部分的氢气进行燃烧，可对发动机的性能改善和废气排放物的降低起到良好的作用。本文就加氢后的汽油过量空气系数，点火提前角的变化，燃烧过程的循环压力变动，发动机的经济性及ＨＣ和ＣＯ排放问题进行了研究。试验结果表明：随着汽油燃烧过程中加氢比例的增大，混合气着火界线加宽。另外，由于氢气的火焰传播速度快，加氢后混合气的着火延迟期缩短，最佳点火提前角减小，燃烧过程的循环压力变动减小，而且     

沼气掺氢发动机燃烧稳定性试验

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沼气模拟气体的掺氢混合气的燃烧稳定性试验研究.研究结果表明:在15%～35%的掺氢比范嗣内,随着混合气中掺氢比的增加,发动机循环变动变小,燃烧稳定性提高.掺氢导致平均指示压力的循环变动系数减小,燃烧放热率加快,火焰发展期缩短.其中35%掺氢比的混合气比15%掺氢比的混合...     

火花点燃发动机使用汽油-氢气燃料时燃烧规律的研究

在单缸汽油试验机上分别以汽油-氢气及汽油为燃料进行了一系列性能对比试验,对其燃烧规律作了深入的研究,并用CB-366燃烧分析仪测取了发动机的燃烧放热规律和气缸压力变化规律,对此进行了较详细的理论分析。研究结果表明汽油机中添加少量氢后,氢起到助燃剂的作用,加宽了着火界限;大大缩短了着火延迟期;提高了火焰传播速度。在稀混合气燃烧的条件下,对燃烧后期的改善尤为明显,缩短了燃烧持续期。性能试验结果证实了燃烧规律研究的结论,即汽油机加氢后在一般负荷下热效率提高率为10%～15%,小负荷下提高更为明显;发动机经济稀混合气区域加宽,能够燃烧过量空气系数为1.3的稀混合气;有害排放量降低;气缸内压力循环变动量减小,使发动机柔和。     

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。     

不同喷射时刻下缸内直喷天然气发动机的燃烧特性

开展了天然气高压缸内直喷发动机不同喷射时刻时的燃烧特性研究。研究结果表明：燃料喷射时刻对发动机性能及排放有较大影响,喷射太迟会导致天然气和空气混合时间短,混合效果差,燃烧持续期长,放热速率慢。喷射过早会导致充量系数下降,燃料容易进入燃烧室狭缝间隙处,造成较高的HC排放。对于给定转速,发动机存在一个最佳燃料喷射提前角,此时缸内最高压力值最大,最大压力升高率和最大放热率最大,放热速率快,燃烧过程等容度好,火焰发展期、快速燃烧期和燃烧持续期短,发动机热效率高,HC、CO排放也维持较低水平。     

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．     

直喷式天然气发动机不同压缩比下燃烧循环变动规律

开展了不同压缩比下天然气直喷发动机燃烧循环变动特性研究.结果表明,低压缩比(ε=8),会出现部分燃烧循环,平均指示压力小,循环变动系数大.随着压缩比的增加,平均指示压力循环变动减小.压缩比大于12后,大负荷工况时发动机出现轻微爆燃,燃烧循环变动增加.平均指示压力反映出的燃烧循环变动比缸内最大压力反映出的循环变动效果更明...     

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.     

生物柴油掺烧率对非道路用柴油机燃烧循环变动特性的影响

针对非道路用186FA柴油机掺烧生物柴油燃烧循环变动情况,进行了燃用不同生物柴油掺烧率的试验.根据实测示功图对主要燃烧参数进行了循环变动分析.结果表明:随着生物柴油的掺烧,燃烧始点提前,放热率峰值减小;平均指示压力(pmi)、缸内压力峰值(pmax)、放热率峰值循环变动系数(COV)呈减小的趋势,而其对应相位波动比纯柴油大;最大压力升高率在中低负荷时循环变动显著;平均指示压力与缸内压力峰值和放热率峰值都有很好的对应关系.     

进气温度对汽油直喷压燃发动机燃烧及排放性能影响的试验

通过一台改装的单缸直喷式柴油机,在不同进气温度条件下实现汽油直喷压燃(GCI)燃烧方式的燃烧特性、工况范围以及排放特性的试验.结果表明:在进气温度为323 K时,汽油GCI燃烧方式即可实现稳定运转,燃烧表现为单阶段放热,整体放热集中,燃烧持续期短;在保持过量空气系数一定、发动机正常运转条件下,随着进气温度提高,着火时刻提前,最高爆发压力和峰值放热率均升高,指示热效率提高,HC和CO排放降低,NO排放升高;同一进气温度下,随着过量空气系数的增大,缸内混合气变稀,平均指示压力减小,指示热效率减小,CO排放先升高后降低,HC排放显著增大,NO排放减小;进气温度对汽油GCI燃烧方式正常工况范围影响很大,随着进气温度升高,负荷上限和下限均明显下降,表明进气温度是向小负荷范围拓展的重要边界条件.     

电控LPG发动机稀限判据的研究

分析了电控低压气体喷射的LPG在小型点燃式发动机上应用时,有关稀限判据参数的选取和依据。试验在一台四冲程、水冷125 mL单缸电喷发动机上进行。通过研究的缸内外多种参数的分析发现,可作为LPG燃烧稀限判据的参数有平均指示压力变动系数—经典的稀限判据,HC排放值,HC排放升高率,失火率及最高燃烧压力曲轴转角位置变动系数。试验发动机可以取平均指示压力变动系数15%、HC排放500×10-6和HC排放升高率2 000×10-6以及失火率1%及最高燃烧压力曲轴转角位置变动系数50%作为LPG燃烧稀限的判据。     

引燃柴油喷油正时对LNG-柴油双燃料发动机燃烧特性的影响

以一台涡轮增压六缸柴油机改造的发动机为试验对象,研究引燃柴油喷油正时对LNG-柴油双燃料发动机燃烧特性的影响。研究了不同喷油正时下的双燃料发动机的缸内压力、压力升高率、缸内温度、燃烧放热规律、循环变动等参数。研究结果表明:引燃柴油喷油正时对双燃料发动机燃烧特性影响很大。随引燃柴油喷油正时的增大,最高缸内压力、最高压力升高率、最大燃烧温度和最大瞬时放热率先升高后降低且所对应的曲轴转角减小;峰值压力循环变动系数先降低后增大,峰值压力升高率循环变动系数降低。     

二甲基醚/天然气双燃料均质压燃的燃烧特性

应用零维热力学模型和化学反应动力学模型计算并分析了二甲基醚(DME)／天然气(CNG)双燃料均质压燃(HCCI)运行工况范围，计算与试验结果相吻合．采用DME／CNG双燃料方式可以有效地扩展HCCI的运行工况范围，发动机转速为1400r／min，最大平均有效压力可达O．52MPa．在一台单缸直喷式柴油机上进行了DME／CNG双燃料HCCI燃烧过程的试验研究，结果表明，DME／CNG双燃料燃烧过程表现出明显的两阶段放热过程，随着CNG浓度增大，缸内最大爆发压力增大，燃烧始点略有推迟，燃烧第二放热峰值增大．而DME浓度对燃烧过程的影响主要通过影响第一阶段放热过程，进而影响第二阶段放热，随着DME浓度加大，第一放热峰值增大，燃烧始点提前，导致第二放热峰值增大，缸内最大爆发压力增大，主燃期缩短，当DME浓度太高时，发动机将出现爆震．     

喷油影响正丁醇-汽油发动机燃烧特性的模拟

利用计算流体动力学(CFD)软件耦合化学反应动力学的方法建立了单缸发动机的三维数值模型,并在正丁醇-汽油均质充量压缩着火(HCCI)发动机上得到了验证.在此基础上,模拟研究了缸内二次直接喷油策略对低温燃烧正丁醇-汽油发动机燃烧特性的影响.结果表明,不同二次喷油方式对掺混比为48%的正丁醇-汽油(Bu 48)低温燃烧发动机燃烧放热率有控制作用.第二次喷油时刻对Bu 48的放热过程的影响与第二次喷油比例有关,但与第二次喷油比例相比,它的影响较小;随着第二次喷油时刻的推迟或者第二次喷油比例的增加,缸内最大压升率降低,燃烧持续期变长,平均指示压力下降.     

LPG/柴油双燃料发动机压缩比优化研究

采用燃料复合供给方式 ,在单缸直喷式柴油机上进行了LPG/柴油双燃料发动机压缩比的优化试验研究 ,对比分析了使用纯柴油和LPG/柴油双燃料的燃烧特性 ,着重研究分析了双燃料发动机在不同压缩比下的最高燃烧压力、最大压力升高率、压力循环波动及燃烧放热率 ,并以此为依据优选了双燃料发动机的压缩比。试验结果表明 :降低压缩比后 ,双燃料发动机的最高燃烧压力及最大压力升高率均有较大降低 ,同时压力循环波动变小 ,但滞燃期、燃烧持续期都会有所增加。经过优化 ,压缩比确定为 14.5时 ,ZH110 5W柴油机改燃LPG/柴油双燃料后在高负荷工况下无严重爆震现象 ,压力循环波动较小 ,且经济性较好 ,热效率损失不大