一种新型的气体发动机燃烧系统

气体发动机的开发研制成为当今的重要课题。而先进的燃烧系统可以为取得低排放、高效率创造良好的条件。本文介绍了西班牙GrupoGuascor公司与奥地利AVL公司合作开发的TRI-FLOW燃烧系统。文章从研究样机、试验仪器、开发目标和试验结果做了全面介绍。重点对不同燃烧室、不同点火正时、空燃比、水温、中冷水温、甲烷值和点火系统对排放性能和燃烧效率的影响作了详细分析     

天然气发动机多点顺序喷射技术的开发研究

介绍天然气发动机多点顺序喷射系统的开发研究，试验在原F913C柴油机上进行，对原机的进气系统和燃烧系统进行了改进，采用高能点火。电控系统精确控制点火时刻、燃气喷射量，通过三元催化剂控制排放。发动机通过了动力性和排放的测试，达到了动力性要求并满足欧Ⅱ排放标准。     

满足国家第Ⅳ阶段排放标准天然气发动机的开发

针对用于城市道路交通的单一燃料稀燃天然气发动机进行了深入研究.通过多维燃烧数值模拟计算,设计出直口碗型燃烧室;通过一维燃烧数值模拟设计计算,设计出0°CA气门重叠角的配气相位;通过气道稳流试验设计出较原柴油机涡流比低15%的进气道.通过对进气空气量的控制设计、燃气供气量的控制设计和点火控制设计进行了满足高排放要求的控制系统设计.通过对适应火花点火天然气发动机燃烧过程的燃烧系统设计、燃烧系统的试验研究、工作过程的优化研究、发动机控制策略的研究,开发出了满足国家第Ⅳ阶段(国Ⅳ)排放标准的火花点火稀燃天然气发动机.     

不同点火时刻下内燃兰金循环燃烧特性

内燃兰金循环采用氧气代替空气作为氧化剂规避氮氧化物排放,并通过在燃烧过程中喷入经废气加热的高温水增加作功工质,提高热效率.基于自主开发的试验系统,研究不同点火时刻下的燃烧特性.试验结果表明,喷水能在有效控制燃烧速率的同时增加缸内作功工质,提高指示功和热效率.通过增加燃油供给量等其他方法加快燃烧反应速率,同时推迟点火时刻,可在保证上止点缸内温度的同时降低压缩负功的影响,有利于进一步提高循环热效率.     

点火提前角对通用小型汽油机缸内燃烧及排放的影响

以168F汽油机为样机,由原机磁电机电感无触点式点火系统改装为开环电控点火系统,实现点火提前角的柔性控制,以美国环境保护署(EPA)第三阶段排放法规为目标,研究点火提前角对通用小型汽油机缸内燃烧及排放的影响。研究发现增大点火提前角,缸内最大燃烧压力和最高燃烧温度增大,其分别对应的曲轴转角均提前;燃烧循环波动先减小后增大,氮氧化合物(NOx)和碳氢化合物(HC)排放值均增大。依据美国EPA第三阶段排放法规的排放限值和试验方法,对电控汽油机不同工况的点火提前角进行了优化,保持原机标定功率值,以降低排放为主要目标,兼顾经济性和工作稳定性,形成了168F汽油机最优点火提前角脉谱图。试验结果表明应用该脉谱图后,整机综合性能优化,实现点火提前角的柔性控制,汽油机整机实测一氧化碳(CO)、HC、NOx排放分别下降了6.6%、11.2%、15.8%。     

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.     

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。     

双点火及补气对摩托车发动机性能影响的研究

针对摩托车发动机经济性差、排放高的问题,笔者在一台加装了双火花塞和进气补气系统的单缸摩托车发动机上,在不同转速条件下,就双火花塞点火和补气对内燃机燃烧与排放特性的影响进行了试验研究。试验结果表明,采用双点火配合进气补气的方法可以有效降低发动机CO、HC排放及比燃油消耗率。在转速为3500r.min-1的条件下,采用双点火配合进气补气的发动机比燃油消耗率较原机降低约12.5%。在发动机转速高于3000r.min-1时,采用双点火也可以在一定程度上改善发动机经济性并降低CO和HC排放。但NOx排放在双点火条件下较原机略有升高。     

电控LPG发动机稀燃技术影响因素的试验研究

针对某小型单缸汽油机进行了LPG化改造,介绍了系统的组成并开发了发动机试验控制系统用于LPG发动机稀薄燃烧技术的研究.研究结果表明:不同的燃烧室形式对稀燃热效率和NOx排放水平具有重要影响,在稀燃状态下直口碗型燃烧室比浅碗型燃烧室的排放性和经济性好.发动机的转速、负荷、压缩比、点火提前角以及火花塞间隙等运转或结构参数是影响LPG发动机稀燃极限的主要因素,负荷和转速提高以及压缩比和火花塞间隙增加,均使稀燃界限拓宽;合理的点火提前角也有利于稀限拓宽;通过对各参数的优化可以拓展LPG发动机的稀燃极限,在保持LPG发动机低排放的情况下可将发动机的动力性基本恢复到原汽油机的水平.     

多次点火对喷雾引导分层稀薄燃烧性能的影响

在一台喷油器中置的单缸直喷汽油机上,基于2,000,r/min、平均指示压力(IMEP)为0.3,MPa的工况,研究了多次点火技术对喷雾引导分层燃烧性能的影响.基于NI Com Pact RIO开发了一套单缸机控制系统,成功实现多次点火并应用于试验.结果表明:多次点火技术增加了点火次数和点火能量,改善了分层燃烧的稳定性.在相同的喷油开始时刻(SOI)为50°,CA BTDC时,多次点火的稳定点火窗口比单次点火增加了15°,CA.此外,多次点火能拓展分层燃烧的EGR率容忍度.随着EGR率的提高,分层燃烧相位推迟,燃油消耗率及排放可以得到优化.相比单次点火,在SOI为50°,CA BTDC、点火时刻(IGN)为40°,CA BTDC时,其EGR率上限可以从15%,拓展到22%,,指示燃油消耗率(ISFC)降低约3%,,NO_x排放降低约20%,;在EGR率同为15%,时,其THC排放降低约10%,,CO排放降低约8.3%,.