电控单体泵全工况喷油量波动影响参数量化分析

电控单体泵循环喷油量的波动直接影响其匹配船用发动机的工作稳定性和一致性.为研究系统各关键特性参数对循环喷油量波动的影响规律及成因机理,利用AMESim数值模型,揭示了低压供油压力、凸轮型线速率、柱塞配合间隙、控制阀杆升程、衔铁残余气隙、控制阀杆配合间隙、喷油器开启压力、喷油器针阀升程和喷油器流量系数等关键参数对循环喷油量的影响规律.通过量化分析,得出各特性参数对循环喷油量波动影响的百分比量化指标,在全工况平面内,低压供油压力为0～20.2%,凸轮型线速率为20.6%～42.0%,控制阀杆升程为4.0%～16.5%,喷油器开启压力为3.7%～49.8%,喷油器针阀升程为0～16.5%,喷油器流量系数为2.6%～40.5%;同时,揭示了全工况平面内负荷特性和速度特性下各特性参数对应的循环喷油量波动的百分比量化指标规律.对影响循环喷油量稳定性的关键特性参数进行量化分析,可为实现电控单体泵燃油喷射系统全工况平面循环喷油量的稳定性设计、提高电控单体泵和船用柴油机性能的一致性提供理论指导.     

缸内直喷汽油机的HC排放特性分析及未来排放法规对其的挑战性

在介绍缸内直接喷射汽油机基本燃烧机理及各工况运行特点的基础上 ,重点分析了缸内直喷汽油机的HC排放机理 ,同时基于对比试验 ,分析比较了在FTP 75测试循环下缸内直喷汽油机与进气道喷射汽油机的HC排放特性 .分析表明 ,为了满足未来严格的排放法规的要求 ,缸内直喷汽油机仍面临着巨大的挑战 .此外还分析了造成缸内直喷汽油机HC排放高的原因 ,并提出了控制措施 .     

小型高速汽油机循环变动特性的测试与分析

通过采集缸内、进气和排气瞬时压力信号试验测试小型高速汽油机循环变动.分别以缸内最大燃烧压力、进气管最小瞬时压力和排气管最大瞬时压力作为评定参数对缸内、进气和排气循环变动特性进行评价,并分析进气和排气循环变动与缸内循环变动特性的相互影响关系.试验测试结果表明,高速小型汽油机缸内循环变动率约8%～12%,排气循环变动率约2%,进气循环变动率在1%以下;且缸内循环变动和进排气循环变动表现出一定的相关性,特别是排气循环变动受到缸内循环变动的影响比较大.     

改善混氢汽油机怠速经济性的试验研究

为提高汽油机怠速时的经济性,在一台加装了电控氢气喷射系统的四缸汽油机上针对进气混氢体积分数、停缸、稀燃及降低怠速转速对汽油机怠速燃料能量消耗量的影响进行试验研究.试验中,通过停止发动机指定气缸的燃料供给实现停缸运行.结果表明,加大进气混氢体积分数、停缸及降低怠速转速均可有效提高汽油机怠速时的经济性.其中进气混氢结合停缸的方式最利于减少汽油机怠速时的燃料能量消耗量.在2缸停止燃烧、做功且进气混氢体积分数为6.63%的条件下,发动机怠速能量消耗量较原机降低约40.07%.但由于加大混合气过量空气系数后缸内燃料燃烧持续期延长,因此在怠速阶段采用稀燃方式并不能明显降低混氢汽油机的怠速燃料能量消耗量。     

进气门早关对汽油机进气过程及燃烧性能的影响

介绍了一种全可变液压气门机构(FHVVS),该机构采用进气门早关(EIVC)的方式取代节气门,实现无节气门汽油机负荷调节。研究发现:虽然进气门早关使中、小负荷工况下的泵气损失得到大幅度降低,但无节气门汽油机进气管压力的提高降低了残余废气倒流量,使油气混合不良、燃烧性能恶化,导致进气道喷射式汽油机的指示热效率明显降低。为改善燃烧性能,介绍了一种在气门小升程时能产生强烈进气涡流的螺旋气门。试验结果表明:螺旋气门显著改善了进气道喷射式无节气门汽油机的燃烧性能并提高了燃油经济性,使中、小负荷工况下的燃油消耗率比节气门汽油机降低了7.2%～12.5%。     

进气道结构对汽油转子发动机燃烧过程的影响

为了研究进气道结构对于转子发动机性能的影响,基于CONVERGE,构建了适合汽油转子发动机工作过程的数值模拟计算模型,并与试验结果进行验证.通过对比端面进气、周边进气和复合进气结构下转子发动机的缸内流场、火焰传播及排放物形成过程,研究了进气道结构对转子发动机燃烧过程的影响.结果表明:不同进气道结构导致缸内流场差异明显;在上止点附近,周边进气的混合气流速比端面和复合进气分别快16. 41%和6. 57%; 3种进气道结构下,周边进气火焰传播最快,燃烧速率最高;与端面进气相比,复合进气的峰值缸压提升6. 05%,所对应的曲轴转角提前4. 95°;在排气门开启时刻,端面进气方式下NO_x排放最低,复合进气的CO排放比端面进气降低1. 03%.     

混氢汽油机的燃烧及排放特性试验

针对汽油机热效率低、排放高的问题,通过进气混氢降低汽油机的能耗和排放.在一台4缸汽油机上安装一套电控多点顺序气道氢气喷射系统,可实现汽油和氢气在进气道的现场混合.在发动机转速为1 500 r/min及理论当量比条件下,选择混氢体积分数为1%、1.5%、2%、3%的4种不同进气,对混氢汽油机的燃烧与排放特性进行了试验研究.试验结果表明:在混氢体积分数为3%的工况下,与原机相比,发动机制动热效率平均提高了3.23%,缸压峰值的循环变动平均减少了3.18%.随着进气中氢气体积分数的增加,发动机着火滞燃期和燃烧持续期缩短,燃烧峰值压力增加,CO_2与HC排放明显降低,但NO_x与CO排放有所增加.混氢对改善发动机性能效果显著.     

汽油-DMF混合燃料的燃烧性能与排放特性试验

为减少对石油的依赖和环境的污染,使丰富的可再生生物质燃料能够在内燃机中使用|在不改变汽油机点火提前角特性和供油系的前提下用单缸四冲程汽油机对汽油-二甲基呋喃(DMF)以及汽油-乙醇混合燃料进行试验研究.研究表明：汽油-DMF混合燃料的指示热效率与燃烧效率稍低于汽油-乙醇,与纯汽油接近,但缸内燃烧压力与燃烧速率比汽油-乙醇高;而且汽油-DMF的油耗率要优于汽油-乙醇,并且DMF掺混质量分数为10%时油耗率在混合燃料中最低;汽油-DMF的常规排放物总体上低于纯汽油.     

直喷式柴油机缸内燃空混合过程的计算机模型

本文推出了一个直喷式柴油机缸内燃空混合过程的新模型,该模型提出了燃空混合过程“两个时期、三个阶段”进行计算的新设想,将该模型用于直喷式柴油机缸内污染物生成历程的模拟计算并与实验结果比较表明,该模型是合理的。     

天然气制油/柴油混合燃料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测控系统,研究了GTL(Gas to liquid)添加比例对小型直喷式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,GTL添加比例对燃烧参数的影响具有基本相同的规律,随着GTL燃料添加比例的增加,着火始点提前,滞燃期缩短,预混合燃烧期和预混合燃烧量减小,缸内压力峰值、放热率峰值、燃烧温度有所降低,有利于降低NOx的排放量和燃烧噪声。当添加少量GTL燃料时,燃烧持续期延长,随着GTL添加比例的增加,燃烧持续期有所缩短。100%GTL燃料的燃烧持续期与柴油相当。     

基于进气调节的汽油机空燃比控制系统研究

针对单缸汽油机进行了结构改进，设计了用于空气调节的电子节气门机构，制定了各个工况下的空燃比控制策略，并对发动机的控制参数进行了优化，开发了发动机空燃比控制系统，实现了喷油和进气量的联合控制．台架试验结果表明，采用进气调节系统后，发动机动力、经济性和排放指标得到了显著的改善．     

基于BP神经网络PID参数整定的空燃比控制策略研究

采用BP神经网络实现在过渡工况下发动机空燃比的PID控制系统的参数整定,建立了发动机燃烧及燃油供给系AMESim仿真模型,利用MATLAB／Simulink设计了改进空燃比BP神经网络PID控制仿真模型,在AMESim环境下进行了动态仿真．仿真试验表明：基于BP神经网络PID参数整定的空燃比控制策略具有良好的自适应性能,与经典PID控制相比,改善了过渡工况下燃油的供给,实现了空燃比的精确控制．     

缩口燃烧室中气流特性与燃油喷雾匹配对柴油机燃烧及排放的影响

利用三维数值仿真软件FIRE,对缩口直喷燃烧室内气流特性与燃油喷雾以不同喷射时刻匹配时对缸内速度场、浓度场和温度场分布特性的影响进行了仿真分析.研究了燃油喷雾与不同燃烧室空间气流特性匹配时的混合气形成特点和燃烧过程,并对混合气形成特点对发动机性能的影响进行了试验研究.结果表明,缩口燃烧室内气流特性与燃油喷雾以不同喷油正...     

低压EGR系统对缸内直喷发动机性能影响的研究

为研究低压废气再循环系统（Exhaust Gas Recirculation,EGR）对缸内直喷发动机油耗、排放和泵气损失的影响,基于某2.0T缸内直喷发动机,提出了一套低压EGR系统控制策略。试验结果表明,在各个工况下,随着EGR率的升高,比油耗出现降低的情况,泵气损失得到良好改善,排气端的一氧化碳（CO）和氮氧化物（NO_x）含量降低,总碳氢化合物（Total Hydrocarbons,THC）含量略有升高。     

发动机燃油经济性影响因素分析

利用GT-POWER软件,建立发动机工作过程模型,对影响发动机燃油经济性的主要参数进行模拟计算,基于模拟结果,分析各参数对发动机燃油经济性的影响,得出计算工况下获得最佳经济性对应的参数值。对点火提前角、进气门迟闭角及空燃比耦合作用下发动机的工作过程进行优化计算,优化后的油耗率比单独改变三个参数时的最低值分别降低了0.11%、4.37%和0.73%。最后对各参数进行灵敏度分析,得出三个参数中空燃比对油耗率的影响最大.     

Experimental investigation of effects of bio-additives on fuel economy of the gasoline engine

The matter extracted from palm oil was considered as gasoline additive. The effect of various percentages (0.2%, 0.4% and 0.6%) of the bio-additives on fuel economy of SI engine respectively running on prime gasoline, gasoline with known components, ethanol gasoline, and methanol gasoline under typical urban operation condition 2000 r/min was investigated. The results showed that the bio-additives can remarkably improve the fuel economy of SI engine while operating on all kinds of fuel. The optimal ratio of bio-additive to gasoline depends on the fuel used and on the different engine operating conditions. Besides, the experiments of constant volume combustion bomb, analysis of in cylinder processes, the synchrotron radiation and high-temperature friction were conducted to probe into the mechanism of the bio-additive impact on fuel economy. It indicated that the bio-additives can increase the maximum cylinder combustion pressure, improve exhaust emissions and largely reduce the frication coefficient. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 50376045)     

气口喷射DMM/柴油混合燃料实现HCCI燃烧

为了促进缸内均匀混合气的形成,将不同比例的DMM/柴油混合燃料通过气口喷射,在单缸发动机上实现了具有超低排放特征的HCCI燃烧方式,考察了混合燃料中DMM的比例、冷却EGR率对HCCI燃烧的转速和负荷范围的影响,以及负荷、冷却EGR率和进气温度对HCCI燃烧的影响.研究表明,由于DMM/柴油混合燃料显著改善了燃料的雾化特性,因此混合燃料能够在较宽的转速和负荷范围内实现HCCI燃烧.此外,由于混合燃料含有很高比例的氧份,因此容许采用较大比例的废气再循环,并且因为冷却的废气再循环推迟了HCCI的着火时刻.通过燃料改性结合外部废气再循环在较大范围内实现了HCCI燃烧.     

二甲醚发动机低压共轨燃料喷射系统的设计及试验

针对二甲醚燃料低粘性、高蒸汽压以及容易与空气形成混合气的特性,设计了一种可控预混合燃烧的二甲醚发动机低压共轨电控燃油喷射系统.在此基础上,以柴油代替二甲醚进行试验,分析了在喷射持续期,共轨压力、针阀升程和转速对燃油喷射过程的影响,得出了低压共轨燃料系统的燃料喷射特性,对二甲醚低压共轨系统的实用化起到了促进作用.     

缸内双直喷系统压燃式试验机的开发

为了研究多种燃料在压燃式发动机上的应用,在T1115单缸卧式直喷柴油机基础上增加一套独立的直接喷射系统,开发成双直喷系统压燃式试验机。详细论述了喷油泵的安装和驱动、喷油器的布置、气缸盖和摇臂座的改造以及气缸压力传感器、曲轴转角信号光栅盘轴的安装。该机可作为研究压燃式发动机同时燃烧两种燃料或柴油掺入助燃剂对发动机动力性、经济性、排放性影响的试验平台。试验运行表明:所开发的试验机工作可靠,并获得了一些有价值的试验成果。