预燃室湍流射流点火甲醇发动机稀薄燃烧和排放特性试验研究

基于一台四冲程单缸发动机开展预燃室湍流射流点火(turbulent jet ignition,TJI)甲醇发动机燃烧特性、性能表现和排放特性的试验研究。结果表明,TJI燃烧模式燃烧速率较快,放热率(heat release rate,HRR)峰值明显较高,且具有更短的滞燃期和燃烧持续期。随着过量空气系数变大,缸内压力和放热率峰值变小,TJI和火花塞点火(spark ignition,SI)燃烧模式滞燃期和燃烧持续期均变长。此外,TJI燃烧模式可有效提升甲醇发动机的稀薄燃烧稳定性,可将稀燃极限拓展至过量空气系数2.0。TJI燃烧模式下平均指示压力略低于SI模式;然而对于过量空气系数大于1.1的稀燃工况,TJI燃烧模式指示燃油消耗率更低,在过量空气系数1.3时低于570 g/(k W·h),说明其具有更好的燃油经济性。TJI燃烧模式下氮氧化物排放量明显低于SI燃烧模式,过量空气系数1.1时降低约37.2%,并且在过量空气系数大于1.3的极稀燃工况具有相对较低的甲醛CH₂O和碳氢化合物排放。     

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...     

湍流射流点火对天然气发动机燃烧特性影响的试验研究

湍流射流点火（Turbulent Jet Ignition,TJI）是一种有效的燃烧增强技术,可提供更高的点火能量,使发动机稳定着火,且可以提高燃烧压力和燃烧速率,缩短燃烧持续期,是实现发动机稀薄燃烧的有效手段。基于一台带有预燃室的点燃式单缸试验机,开展了TJI模式下天然气发动机性能的试验研究。首先,研究了不同过量空气系数下TJI对天然气发动机动力性能、排放性能及燃烧特性的影响,并与火花塞点火（Spark Ignition,SI）模式进行对比;其次,在稀燃条件下分别探究了进气增压和预燃室喷氢对天然气发动机动力性、经济性及燃烧过程的优化作用。结果表明：TJI的使用可有效拓展天然气发动机的稀燃极限,且燃烧滞燃期和燃烧持续期均更短,放热率更高;过量空气系数1.5为甲烷TJI最佳稀燃工况,此时燃油消耗率最低,且可实现氮氧化物近零排放;此外,采用进气增压的方式可以提高TJI发动机在高负荷下的经济性;TJI模式下,相较于预燃室喷甲烷,预燃室喷氢气可进一步缩短滞燃期和燃烧持续期,提高放热率,达到提升TJI性能的效果。     

火花点火式发动机燃烧过程综述

本文总结火花点火式发动机燃烧过程研究的发展,着重讨论了火花点火式发动机分层,稀薄燃烧技术的特点,分析其相对传统燃烧方式的优点和应用中存在的问题,展望今后的发展趋势。     

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。     

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。     

火花点火沼气发动机的快速燃烧研究与产品开发

沼气燃烧速度慢是造成沼气发动机燃烧持续期长，燃烧效率低，后燃严重，排温高，可靠性与经济性差的根本原因。该文利用快压机对沼气发动机的燃烧过程进行了模拟，提出了改善火花点火沼气发动机性能的快速燃烧方法，设计出了包括燃烧室在内的快速燃烧系统，并将其用于6160沼气发动机发电机组的开发，大大提高了沼气在发动机中的燃烧速度，改善了该沼气发动机可靠性与经济性。     

激光剪切干涉高速摄影技术在火花点火发动要燃烧过程中的应用研究

将激光剪切进干涉高速摄影技术用于火花点火发动机燃烧过程的研究,拍摄到发动机整个燃烧室内火焰的连续剪切干涉图象。通过图象处理,定量得到燃烧过程中不同曲轴转角时的气缸内温度场,精度较高。     

稀燃条件下甲醇汽油发动机燃烧和排放特性的试验研究

在一台汽油缸内直喷(GDI)增压发动机上,研究了稀燃条件下燃用不同甲醇汽油混合燃料的燃烧特性和排放特性。试验结果表明:稀燃条件下,随混合气浓度逐渐变稀,当量燃油消耗率呈现出先降低后升高的趋势,并且随着甲醇比例的增加,当量燃油消耗率增加,但均低于原机。在混合气逐渐变稀的过程中,燃烧时缸压峰值和燃烧温度总的变化趋势是逐渐降低,而燃烧持续期和循环变动率逐渐升高。稀燃条件下,CO排放量逐渐降低,碳氢化合物排放呈先降低后增加的趋势。NO_x排放量总的变化趋势是先增大后逐渐降低,随着甲醇体积分数的增加,NO_x的排放量逐渐降低,且3种甲醇、汽油混合燃料的NO_x和CO排放量都低于汽油燃料。     

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。     

高能点火及滚流强化对直喷汽油机稀燃的影响

为了清晰地观察缸内的状态,采用配备光学玻璃缸套的单缸发动机．粒子图像测速技术(PIV)用于对进气道高滚流改造进行量化评价,相比原始进气道,滚流比为原来的1.67倍．点火能量从65 m J增加到300 m J,在无油喷射状态下,高能点火的电弧更长,但长电弧有被短路的可能．长电弧持续时间更长,峰值面积约为普通点火的4倍．研究了点火能量和滚流强度在不同过量空气系数下对燃烧稳定性、稀燃极限和燃烧过程的影响．结果表明：高能点火能使稀燃极限的过量空气系数扩大0.2,而高滚流能使燃烧循环变动降低50%．在微观层面上,火焰变动存在显著差异．高能点火较大的火焰变动有助于初始火核的形成和火焰的传播．累积放热时刻(MFB 50-90)这段时间内稳定的火焰对整体燃烧稳定性起主导作用,是高能点火能扩大稀燃极限的重要原因．     

高压缩比湍流射流点火发动机负荷拓展及性能优化

稀薄燃烧可以提高发动机效率并降低排放,而湍流射流点火(TJI)是一种能够实现稀薄燃烧稳定点火的技术．笔者基于一台压缩比为13.0的单缸、四冲程汽油机,开展了TJI汽油机小负荷和大负荷极限的拓展研究,并结合试验提出一种全负荷运行策略．在大负荷拓展方面,采用进气增压的策略;在小负荷拓展方面,对比了质调节和量调节两种方式．结果表明：进气增压可拓展TJI发动机的大负荷极限,增压后发动机指示平均有效压力(IMEP)上限可以拓展至1.06 MPa,且指示燃油消耗率(ISFC)降低．小负荷运行工况下,量调节方式在燃油经济性与排放方面均明显优于质调节,主要因为过于稀薄的混合气不利于火焰传播,小负荷工况下需保证一定的混合气浓度以实现高效燃烧．最后,提出一种不同负荷的运行优化策略以实现TJI发动机在全负荷工况下高效运行.     

预燃室式火花点火天然气发动机燃烧模型

由于全球能源和环保的要求，预燃室式火点火天然气发动机近十年来得到迅速发展。在实验研究方面已经取得很大进展，但得燃烧模型方面，目前尚未见到有报道。     

可变滚流与二次喷油对火花点燃式发动机稀燃特性影响的研究

本文研究了可变滚流与二次喷油技术对发动机稀燃特性的影响。研究发现:1)在三种滚流比情况下,发动机比油耗随二次喷油比例的增加,呈下降趋势,说明在缸内只存在滚流运动的情况下,采用较大比例的二次喷油量可以获得更好的燃油经济性。2)喷油正时明显影响发动机燃油耗,在三种滚流比情况下,最低油耗点所对应的喷油正时按照T1、T2和T3顺序依次提前;负荷较大时,对应的最低油耗点喷油正时也相应有所提前。3)增强进气滚流运动可以改善发动机低速工况条件下的燃油经济性和排放特性,但应避免可变滚流机构对燃油喷注的阻隔作用。     

稀燃点燃式天然气发动机的燃烧特性

通过对一台6102型稀燃点燃式天然气发动机在不同混合气浓度和不同点火提前角下的燃烧特性进行试验,深入分析了点火提前角和混合气浓度对天然气发动机燃烧特性的影响.结果表明,当进气压力和转速一定时,随着混合气变稀,NO_x排放降低,但输出转矩有减小趋势,耗气率升高且燃烧稳定性变差;适当增大点火提前角,可以使输出转矩增大,耗气率降低,提高燃烧稳定性,但NO_x排放会有所增加.因而需综合考虑动力性、经济性和排放来选择最佳的混合气浓度和点火提前角.找出了在满足动力性、经济性和排放的特定工况点的适宜浓度和点火提前角范围,为进一步标定全工况下的MAP图也提供了参考依据.     

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。     

高压缩比射流点火天然气发动机燃烧及排放特性

采用一维仿真,预测并分析了压缩比对射流点火天然气发动机烧特性规律,进一步结合台架试验研究了高压缩比下采用不同稀释策略时射流点火天然气发动机的燃烧及排放特性.结果表明:压缩比提升至17.0时,燃烧初期放热迅速,滞燃期缩短,燃烧持续期显著增加;采用纯空气稀释时,燃烧效率提高,热效率提升小于1％;CO、NOx排放增加,HC排...     

不同过量空气系数下射流点火发动机燃烧、排放和爆震特性的试验研究

基于单缸试验机研究了过量空气系数对射流点火发动机性能的影响.通过分析发动机性能曲线、缸内燃烧情况及爆震特性探究射流点火最佳运行区间,并与火花点火燃烧方式进行对比.结果表明,射流点火可以有效提升瞬时放热率并拓展发动机稀燃极限,缩短缸内混合气滞燃期与燃烧持续期,同时燃油经济性有一定提升.在稀燃条件下氮氧化物排放极低.爆震方...