增压直喷柴油机瞬态工况燃烧参数的变化规律

为了研究车用增压柴油机瞬态工况下燃烧参数的变化规律,利用燃烧分析仪在试验台上研究了恒转速变转矩瞬态工况下,油门开度变化率对燃烧参数的影响规律。试验研究了该柴油机在1 000 r/min转速下,油门开度分别在5 s、10 s和15 s内由10%匀速增加到90%时柴油机的响应特性和燃烧参数的变化规律。试验结果表明:发动机存在转矩的增加相对于供油滞后的现象,且随着转矩变化率的增加,这种滞后更加明显;在同一转速增转矩工况中,随着负荷的增加,着火滞燃期缩短,最大放热率降低且前移,放热率重心前移;在油门开度相同的情况下,随着转矩变化率的增加,最高燃烧压力下降、最高燃烧压力点前移、着火滞燃期延长、燃烧持续期缩短、最大放热率降低且后移、放热率重心前移、最高燃烧温度下降。     

某LNG发动机进气补气对缸内过程的影响

对一台增压、火花点燃液化天然气(LNG)发动机的进气系统加装一套补气装置并进行试验,连续记录补气过程中进气压力、空燃比、燃料质量流量和缸内动态压力等体现缸内燃烧及热功转化过程的瞬变参数。通过分析实测燃烧放热率(ROHR),揭示了瞬变状态下发动机空燃比、燃料质量流量和进气压力等运行参数对燃烧特征参数的影响,指出燃烧推迟、失火和平均指示压力(IMEP)波动等燃烧失常现象,并得出这些现象的产生原因。研究结果表明:无论是稳态工况还是瞬态工况,LNG发动机的燃烧过程主要由过量空气系数决定。     

用等效热力系统法求解涡流室柴油机燃烧放热率的计算模型

就涡流室式柴油机燃烧放热率理论模型及其算法问题，提出了严谨的等效热力系统物理模型及其等效原则，以及完整的燃烧放热率计算模型，解决了主、副燃烧室间连接通道处流量系数瞬态值的计算问题。通过对Ｓ１９５涡流室式柴油机燃烧放热率的计算，揭示出瞬态流量系数随曲轴转角的变化规律及其回归关系，以及主、副燃烧室各自的燃烧形态和燃烧放热率。该种模型可进一步提高涡流室式柴油机燃烧放热率的计算精度。     

柴油机实时仿真中燃烧模型的建立

通过对柴油机燃烧过程的分析,具体介绍了针对4JB1柴油机建立并用于发动机硬件在环实时仿的燃烧放热模型。出于实时性考虑,采用零维单区燃烧模型,在实时仿真系统中将Wiebe模型和Wat-son模型有机地结合使用,既可方便快捷地获取任意工况下的模型参数,又能保证燃烧放热规律与实际相符。试验证明模型性能良好,为发动机硬件在环实时仿真系统的进一步研究奠定了基础。     

车用增压柴油机全工况燃烧放热规律分析

根据某车用增压柴油机实测示功图得到全工况实测放热规律,使用三韦伯函数对实测燃烧放热规律进行模拟,将性能综合参数与放热规律关键点结合作为优化目标和约束条件,对三韦伯参数进行了优化分析,获得了能够有效模拟全工况实测放热规律的一系列放热规律函数。对所获得的三韦伯放热规律参数进行分析,通过优化获得了三韦伯参数与无量纲转速、喷油量及燃烧过量空气系数之间的经验关系式。采用三韦伯函数及其参数的经验关系式能够有效的模拟全工况实测燃烧放热率,全工况油耗率平均偏差为0.6%,最高燃烧压力平均偏差为2%,涡轮前排气温度平均偏差为0.36%,表明所获得的三韦伯放热率模型可用于车用增压柴油机全工况性能模拟研究。     

柴油机瞬态工况烟度排放特性及分析

为了研究车用柴油机瞬态工况中,燃烧边界条件对燃烧过程的影响,在试验台上针对增压中冷柴油机在恒转速增转矩瞬态工况下的烟度排放特性进行了试验,并用商业计算软件STAR-CD对此瞬态工况下柴油机的燃烧过程进行了数值模拟分析。针对增压柴油机低转速大负荷排烟较差的特点,试验中发动机转速定为1000r／min,以3种不同的转矩变化率来考察柴油机瞬态工况下的排烟特性。结果表明,柴油机瞬态工况下和稳态工况下的燃烧边界条件有很大的差别,这种差别导致了柴油机瞬态工况下的烟度排放值要明显高于其相应的稳态工况。计算结果表明,随着转矩变化率的升高,最大初始放热率升高及燃烧持续期延长,这些差异同样导致排气烟度值增加。     

柴油机变海拔燃烧特性研究

基于SC7H涡轮增压柴油机试验台架,开展了变海拔典型工况下的稳态试验,研究了最大扭矩点(1 400 r/min)和标定转速点(2 300 r/min)分别在循环喷油量25 mg和75 mg工况下,缸内压力、燃烧放热率和燃烧特征参数随海拔的变化规律。研究结果显示:随着海拔的升高,各工况下的最高燃烧压力均呈现下降趋势,最高燃烧压力相位、燃烧始点和燃烧重心推迟,燃烧持续期延长,且低负荷工况受海拔的影响更明显;当海拔升高时,最大压力升高率和最大瞬时放热率在低负荷工况下随之上升,而在高负荷工况下呈下降趋势。     

掺氢比对天然气发动机燃烧放热影响的研究

为分析掺氢燃烧对天然气发动机的影响,给出3种不同的计算燃烧质量比曲线的R-W方法,由 Wiebe 函数模拟燃烧过程.采用这3种方法根据模拟压力计算出的燃烧质量比曲线和输入的 Wiebe 曲线相比,选取精度最高的方法对不同掺氢比的天然气发动机燃烧放热过程进行分析.研究结果表明:RW-3方法精度最高,随着掺氢比的增加,燃烧速度加快,燃烧过程明显缩短.     

燃料着火性对小型柴油机燃烧特性的影响

应用自行开发的柴油机瞬态工况控制系统,研究了燃料着火性对小型柴油机稳态及恒转速增转矩瞬态工况下燃烧特性的影响规律.结果表明,在稳态和恒转速增转矩瞬态工况下,燃料十六烷值对燃烧参数的影响具有类似的规律.随燃料十六烷值的降低,着火始点延迟,滞燃期增加,燃烧速率加快,燃烧持续期减小,但预混燃烧期和预混合燃烧量增加,缸内压力峰值、放热率峰值及压力升高率升高.     

燃料挥发性对柴油机恒转速增转矩工况下燃烧及排放的影响

应用自行开发的柴油机瞬态工况测控系统,试验研究了燃料挥发性对直喷式柴油机恒转速增转矩瞬态工况下燃烧过程、消光烟度及NOx排放的影响规律.研究结果表明,在增负荷工况下,适当提高燃料挥发性,可有效改善燃油与空气的混合,缩短燃烧持续期及扩散燃烧期,增加预混合燃烧量,降低瞬态工况消光烟度排放.同时,适当的改善燃料挥发性、缸内平均压力峰值、放热率峰值和缸内平均温度峰值均有所降低,致使NOx排放有所降低.     

Modelling and validation of a gas engine heat pump working with R410A for cooling applications

Gas engine heat pumps play an important role in energy saving and environment protection in both cooling and heating applications. In the present work, a thermal modelling of the gas engine driven heat pump in cooling mode is performed and system main parameters such as cooling capacity, gas engine energy consumption and primary energy ratio (PER) are computed. The modelling of the gas engine heat pump includes modelling of the scroll compressor, the plate evaporator and the gas engine. Discharged refrigerant mass flow rate and compressor power represent the main output parameters of the compressor semi-empirical model. Using the discharged refrigerant mass flow rates along with the available evaporation heat transfer correlations, the system cooling capacity is deduced. Based on the present experimental data, a correlation of gas engine energy consumption as function of compressor power, engine speed and ambient air temperature is obtained. Furthermore, the gas engine heat pump model is validated by comparing experimental and simulation data. The model error percentages to predict the cooling capacity, the gas engine energy consumption and the PER are 7%, 5%, 6% respectively.     

汽油机进气动态特性建模与仿真研究

从汽油机实际工作过程出发,运用平均值建模方法构建了汽油机进气管内空气动态特性模型,并基于稳态试验数据对模型待定参数进行了辨识。通过引入转速修正项对模型结构进行了修正,特别是对节气门处空气质量流量的饱和非线性特性进行了补偿,解决了原节气门处空气质量流量子模型在较大节气门开度下误差较大的问题。台架试验和计算机仿真对比结果显示,在稳态工况下,进气压力模型仿真与实测值的最大相对误差不超过±2%,在节气门阶跃的瞬态工况下,最大误差不超过±3%。相关模型可直接用于基于模型的进气口空气流量预测、空燃比控制器设计,也可作为汽油机模型的一部分,为空燃比控制策略软硬件在环仿真提供条件。     

利用传递函数模型分析涡轮增压柴油机结构参数对瞬态特性的影Ⅱ向

涡轮增压柴油机的结构参数对瞬态响应特性具有重要影响。通过平均值模型建立柴油机进排气系统的传递函数,利用传递函数的增益与时间常数得到瞬态特性的评估指标。该指标结合试验测得的部分状态参数可用来分析柴油机结构参数如进排气管容积、增压器转动惯量、涡轮通流面积等对瞬态的影响权重,从而为柴油机的改进设计提供指导意义。     

丙酮-丁醇-乙醇(ABE)/汽油混合燃料对高速发动机性能影响的试验研究

以发动机4000r/min、节气门开度35%为试验工况,对纯汽油及不同掺混体积分数丙酮-丁醇-乙醇(acetone-butanol-ethanol,ABE)与汽油混合物开展了不同点火提前角和喷油量的试验研究。分析了不同ABE混合比、点火提前角和过量空气系数对发动机性能的影响,并对每种燃料发动机最大功率工况的性能参数进行了比较。结果表明：点火提前角和过量空气系数相同时,混合燃料中ABE含量越高,燃油流量越大,发动机功率越大,有效热效率越高;燃油流量的总热量增大和热-功转换效率提高是促使发动机功率增大的主要原因;随ABE掺混比增加,NO比排放明显降低,CO比排放略有增加,碳氢化合物比排放先增后减。浓混合气工况增加ABE含量比在当量空燃比状态下增加ABE含量,发动机的有效热效率增大更明显,发动机的NO比排放降低更加明显。研究表明高速汽油机掺混ABE燃料具有较好的应用前景。     

增压柴油机EGR阶跃工况瞬态响应特性仿真分析

建立了带EGR回路的增压柴油机瞬态仿真平台并验证了准确性.为了缩短EGR阶跃工况的响应时间,进行了EGR阀开度阶跃时间、开阀特性、目标EGR率等影响因素的不同控制策略的对比.结果表明,缩短EGR阀开度阶跃时间,采用“上抛型”开阀控制策略,可改善EGR流量等参数的瞬态响应特性,但会造成转矩波动增加.为减少转矩波动,提出了...     

车用涡轮增压器混流涡轮的性能试验研究

针对匹配 J6 110 Z柴油机的 H1F增压器混流涡轮进行了涡轮性能试验 ,并将其试验结果与原径流涡轮试验结果进行了分析和比较。试验结果表明 :由于混流涡轮兼有径流和轴流涡轮的流动特性 ,其流通能力较直径相当的径流涡轮大 ,这对于改善车用增压柴油机的加速性能是有益的 ;在低相似转速情况下 ,混流涡轮的最高效率比径流涡轮高 ,并且最高效率点与径流涡轮相比向小 u/ c0 方向移动 ,这对于改善车用增压柴油机的低速性能是有益的。     

排气质量流量和过量空气系数对三效催化转换器动态特性的影响

在发动机瞬态工况下,试验研究了排气质量流量、过量空气系数的阶跃幅值和周期对三效催化转换器动态特性的影响规律．试验结果表明,排气质量流量、过量空气系数的阶跃幅值和周期对三效催化转换器活性层中铈（Ce）表面氧气吸附和脱附存储能力（OSC）、排放影响显著．稀混合气向浓混合气阶跃后,排气质量流量增加,出口过量空气系数在理论混合...     

瞬变过程EGR优化策略研究

在一台增压中冷电控高压共轨重型柴油机上利用科式流量计实测再循环废气流量实现了具有稳定性较好、测量精度及响应精度较高的EGR率适时测量,并在稳态测试循环条件下,转速为1650r／min时进行了恒转速增转矩瞬变过程发动机性能影响试验．结果表明：无论采用何种稳态工况EGR优化策略,将EGR率及喷油参数的优化结果运用于5s瞬变...     

用 MATLAB/SIMULINK 实现柴油机及其控制系统的动态仿真

动态仿真是发动机控制系统开发过程中的重要环节。本文建立了柴油机准线性动态模型，详细描述了空气流量率、燃空比、指示热效率、摩擦损失、平均指示压力输出、发动机动力学等子模型。控制系统模型包括控制策略、传感器和执行器模型，本文选用的控制策略为ＰＩＤ调节器。文中给出了以上主要模型在ＭＡＴＬＡＢ／ＳＩＭＵＬＩＮＫ环境下的实现过程和结构组成图。以ＢＮ４９３自然吸气柴油机及其控制系统为仿真对象，在ＭＡＴＬＡＢ／ＳＩＭＵＬＩＮＫ环境下进行了动态仿真计算，文中给出了典型瞬态过程的仿真和实测结果。