缸内直喷汽油机SI-HCCI-SI燃烧模式切换的研究

双燃烧模式是车用均质混合气压缩着火（HCCI）发动机理想的运行策略,即在中小负荷下使用HCCI燃烧模式,而在大负荷和高转速下过渡到传统的火花点火（SI）燃烧或柴油机燃烧模式运行。采用可变配气和缸内直喷技术,在一个发动机循环内改变配气策略和喷油策略,实现从SI模式所要求的常规火花点火配气相位向HCCI模式要求的负阀重叠配气相位的跳变,配合缸内直喷策略的调整,实现SI模式和HCCI模式间的切换。通过分步切换的策略,可以提高切换过程的稳定性。燃烧模式切换可在一个发动机工作循环内完成,切换过程平稳迅速可靠,无失火和爆震等异常燃烧现象的发生。     

基于离子电流的缸内直喷汽油机HCCI燃烧检测研究

在缸内直喷汽油机上,对基于离子电流的HCCI燃烧检测方法进行了研究.结果表明,直喷方式下,离子电流信号受背景噪声影响,信噪比较低.当过量空气系数φa＜1.6时,信号特征值与燃烧相位线性对应关系良好;但φa继续增加时,信号幅值大幅减弱,二者线性相关系数显著降低.喷油策略也会对燃烧相位检测结果造成影响,在相同过量空气系数下...     

火花点火缸内直喷灵活燃料发动机的开发

对一台采用火花点火、缸内直喷、周向分层燃烧系统的发动机在燃用甲醇、乙醇和汽油时系统参数进行优化,获得系统燃用这三种燃料时各自的最优参数。根据优化结果不同的参数对发动机性能影响的程度进行折中,获得灵活燃料发动机的系统参数,实现了在不改动发动机的前提下灵活燃用此三种燃料。发动机性能研究表明：由于采用分层燃烧,灵活燃料发动机具有与直喷柴油机相当的热效率,在负荷特性上,燃用醇类燃料和汽油时的NOx排放分别仅为柴油机的10％～40％和21％～78％,CO排放低于1％,HC排放略高于柴油机,燃用醇类燃料时可实现无烟燃烧,燃用汽油时仅在高负荷运转时存在少许碳烟。     

缸内直喷汽油机HCCI燃烧对压缩比和辛烷值的适应性研究

在缸内直喷汽油机（GDI）上采用多次燃油喷射和可变配气技术来控制缸内混合气形成和燃烧,实现了SI/HCCI复合燃烧方式。研究了不同压缩比和辛烷值对均质混合气压燃（HCCI）燃烧排放特性的影响。结果表明,汽油HCCI燃烧呈现单阶段燃烧燃料特性,HCCI着火发生在上止点附近时油耗低。低压缩比下,HCCI燃烧可以在较浓空燃比下工作,NOx排放较高。高辛烷值燃料HCCI燃烧可运行的负荷范围窄。汽油HCCI发动机在偏高压缩比条件下燃用偏低辛烷值汽油可以获得较好的经济性和排放性能。     

家用轿车发动机实现汽油缸内直喷的计算研究

汽油缸内直喷（GDI）已成为新一代汽油机提高经济性、降低排放的重要手段。作者以一台家用轿车三缸发动机为对象,对缸内直喷的空气流动、混合过程和燃烧情况进行三维模拟计算分析。结果表明,采用该燃烧室设计方案并与适当的喷雾、气流运动相配合,在当量空比时,使用汽油缸内直喷能获得与均质预混燃烧相近的效果。同时,调整喷油定时,能够在缸内形成工质的非均匀分布,在总空燃比为30时仍能实现衡薄燃烧。     

不同点火时刻下天然气掺氢缸内直喷发动机燃烧与排放特性

在缸内直喷火花点火发动机上开展了天然气掺混0％-18％氢气的混合燃料不同点火时刻下的试验研究。结果表明：对于给定的喷射时刻和喷射持续期,点火时刻对发动机性能、燃烧和排放有较大影响,喷射结束时刻与点火时刻的间隔对直喷天然气发动机极为重要,喷射结束时刻与点火时刻的间隔缩短时,混合气分层程度高,燃烧速率快,热效率高。最大放热率等燃烧特征参数随点火时刻的提前而增加。HC排放随点火时刻的提前而下降,CO2和NOx排放随点火时刻的提前而增加,NOx排放的增加在大点火提前角下更明显。掺氢可降低HC排放,对CO和CO2排放影响不大。掺氢量大于10％时可提高天然气发动机热效率。     

缸内直喷汽油HCCI发动机瞬态特性的研究

通过缸内直喷两次喷射的方法,均质充量压缩着火(HCCI)燃烧在稳态工况下能够被有效地控制。对于瞬态工况,不仅要求对燃烧能够灵活控制,而且必须具有快速的响应特性。研究了HCCI发动机在转速和负荷发生改变时的瞬态特性。结果表明,在发动机转速改变时,HCCI燃烧具有自平衡特性。通过调节两段喷油比例,可以抵消由于诸如转速变动等工况变化引起的燃烧相位改变。同时改变喷油策略和循环供油量成功地实现了负荷的调节,调节过程在一个发动机循环内完成。通过优化负荷调节过程的中间喷油策略,可以进一步平滑动态过程,使燃烧波动得到抑制。发动机的响应特性显示,由负阀重叠(Negative Valve Overlap,NVO)实现的HCCI燃烧对部分边界调节不敏感,通过调节喷油策略能够提高HCCI燃烧的鲁棒性。     

火花点火对CAI燃烧过程的影响

CAI燃烧具有高效节能和低NOx的优点,但CAI燃烧也存在燃烧始点和放热率难以控制的难点。通过添加火花点火的方法,在缸内制造热点,产生有助于CAI燃烧的着火条件,从而达到了控制CAI燃烧始点的目的。试验表明,在添加火花点火后,着火滞燃期明显缩短,CAI着火及燃烧更稳定,并对经济性有一定改善。火化辅助点火也有利于CAI运行范围向更低负荷方向拓展。因此,火花点火可以作为控制CAI燃烧的一种辅助手段。     

用火花塞光纤传感器对火花点火式发动机燃烧进行研究

使用火花塞光纤传感器对ＢＪ４９２Ｑ汽油机燃烧进行研究,同时应用压力传感器进行对比测试,发现在正常燃烧时,测得的光强和气缸压力工轴转角和峰值都有良好的相关性,所测光信号曲线能够更准确地反映燃烧时间参数,爆震燃烧时,火花塞光纤传感器探测的光强急剧增大和高频波动可表明爆震发生和爆震强度,所研制的火花塞光纤传感器具有可行性。     

基于并行计算的二次喷射式HCCI汽油机的三维数值模拟

建立了缸内直喷HCCI汽油机带进、排气道的燃烧系统的三维工作过程循环数值模型,实现了HCCI发动机包括进气、压缩、燃烧、膨胀和排气工作过程的三维循环模拟并进行了验证.首先基于并行计算进行了不同当量比(负荷)工况下HCCI发动机缸内过程的对比分析,研究了负荷对HCCI发动机着火、燃烧和排放的影响.进而模拟了缸内直喷二次喷射的HCCI发动机循环工作过程,解析了HCCI发动机着火燃烧和排放过程,揭示了HCCI发动机缸内直喷二次喷射控制着火的规律.计算结果有助于对HCCI燃烧过程的深入理解,为HCCI发动机燃烧过程的优化提供了依据.     

关于火花点火发动机预混燃烧若干问题的研究进展

围绕降低火花点火发动机的有害排放和提高其经济性，内燃机工作者对火花点发动机的燃烧进行了大量的基础研究工作。本文对其中若干问题的研究现状与动态进行了综述，以期对火花点火发动机预混燃烧的基础研究有一个最基本的了解。     

点燃式甲醇燃料发动机的燃烧特性

本文研究了点燃式甲醇燃料发动机的燃烧特性。研究发现，在可用混合气浓度范围内，甲醇发动机的热效率比对应的汽油机高７－１３％。其主要原因是甲醇发动机的滞燃期和主燃期短，燃烧速率高，最高燃烧压力循环变动小、尤其在稀混合气下上述特征更为突出。因此，充分利甲醇发动机的稀燃特性，能获得良好的性能。     

火花点火发动机燃烧循环变动的理论研究

本文改进了一个火花点火发动机的准维计算模型，并对燃烧的循环变动进行了理论计算研究。这个模型包括点火时刻火花塞附近气流平均速度、湍流强度、气缸内残余废气系数以及缸内总的混合气质量等的循环变动的影响。将计算结果和试验结果进行了比较，证实了用这个模型可以较精确地预测燃烧的循环变动。另外，运用这个模型分别讨论了湍流强度、火焰中心位置在缸内的移动，以及残余废气系数的循环变动对不同燃烧阶段循环变动的影响程度，从而得出了一些有益的结论。     

汽油机燃烧沉积物对发动机性能影响的研究

本介绍了作在一台４９２Ｑ型汽油机上进行燃烧沉积物对发动机性能影响的研究结果，发现燃烧沉积物导致发动机压缩比提高，废气排放中ＮＯｘ、ＨＣ排放增多并导致发动机充气效率下降，此外还分析了燃烧沉积物影响发动机性能的主要原因。     

火花点火发动机压力循环变动的评价方法研究

分析比较了火花点发动机循环变动的评价方法,并提出了用各个曲轴转角下的压力变动率曲线表示压力循环变动的方法。结果表明,平均指示压力的标准差及变动率是评定内燃机压力循环变动的最佳参数;各个曲轴下的压力标准差及标准差及变动率曲线可以清楚地表示出发动机工作过程中各个曲轴转角下的压力变动情况;进气过程中也存在压力变动,其压力变动率高于燃烧过程;燃烧过程的压力变动率存在一个峰值。     

火花点火式天然气发动机燃烧系统的研究

本介绍了天然气发动机预燃室燃烧系统的研制过程，新设计的燃烧系统工作可靠、性能优良。试验结果表明：预燃室内混合气着火稳定、火焰传播迅速；主燃室燃烧速度高、持续期短、无后燃现象，整机性能比原机有较大的提高。     

丙烷发动机燃烧变动研究

测量了火花点火丙烷气体发动机在不同转速、涡流强度及混合比下的气缸压力,并对测量的气缸压力及由气缸压力求出的用曲轴转角表示的初期燃烧期间等进行了统计分析。试验结果表明,随着混合气变稀平均指示压力的变动迅速增大;转速相同时,平均指示压力的变动随着涡流比的增大而减小;在稀薄混合气条件下,随着初期燃烧期间平均值的增加平均指示压力的变动急剧上升。     

SI/HCCI双燃烧模式汽油机火花塞离子电流检测装置的研究

为了研究离子电流信号在HCCI燃烧负荷拓展控制中的应用,研制了一套用于SI/HCCI双燃烧模式下离子电流检测装置,检测出两种模式下的离子电流信号,取得了满意的效果。研究表明离子电流信号能够良好地指示实际燃烧过程,如燃烧定时、非正常燃烧等,可为HCCI燃烧控制提供非常重要的信息。     

在汽油机上实施HCCI的技术策略

均质混合气压燃(HCCI)燃烧方式，是一种克服常规柴油机和汽油机缺点、集常规汽油机和柴油机优点于一体的新概念燃烧。本文分析了汽油机实施HCCI的可行性，介绍了HCCI发动机实用化所面临的问题，提出了双工作模式的折衷方案：在中低负荷工况实施HCCI，而在大负荷工况和冷起动工况恢复常规发动机工作方式。推荐可变压缩比(VCR)方案、可变废气再循环率(EGR)方案、可变排气门关闭时刻方案，以及废气再循环滚流分层充气方案等。为尽快在汽油机上实施HCCI燃烧方式指出了技术方向。     

甲醇添加剂对柴油类燃料HCCI着火与燃烧的影响

HCC I燃烧不能大量应用到商业产品的核心障碍是其着火时刻和燃烧速率的控制问题.为此,研究了甲醇对柴油类燃料(正庚烷)均质压缩自燃特性的抑制效果及其对燃烧持续期和排放特性的影响.在正庚烷中加入1000/~4000/的甲醇(体积分数),通过气口喷射进入单缸发动机实现HCC I燃烧.考察了几种燃料在1 800 r/m in各种当量比下的燃烧特性和排放特性.研究表明,在正庚烷中加入2000/~3000/的甲醇后,低温反应时刻推迟,低温放热率降低,导致整个着火时刻推迟到上止点附近,燃烧持续时间适当延长,发动机当量比范围拓宽,但是过高比例的甲醇会引起低负荷范围的显著缩小.在排放特性方面,甲醇比例低于2000/时,CO和HC排放与正庚烷相当,但是3000/~4000/甲醇正庚烷燃料的HC就有明显升高.