火花点火发动机末端混合气自燃化学的实验研究

本文介绍碳氢燃料的自燃化学过程的实验研究结果。试验研究是在一台倒拖发动机上进行的。实验中研究了进气温度，燃料辛烷值，发动机转速和压缩比对燃料氧化和自燃的影响，对实验中的燃料自燃变化规律以及自燃从无到有的连续循环间的放热过程进行了总结，并对实验中的一些特殊现象进行了可能的解释，指出焰前反应中间产物的某些特性及其对焰前反应的重要影响。     

乳化碳氢燃料与碳氢燃料传热特性实验对比研究

在压力为3 MPa,质量流量为2. 6 g/s,出口流体温度加热至900 K的条件下,实验研究超临界压力下,对比含水量分别为20%和30%的乳化碳氢燃料与碳氢燃料的传热特性。实验结果表明:超临界压力下乳化碳氢燃料比碳氢燃料的热沉更大、热流密度更大、定压比热容更大、换热能力更强。故乳化碳氢燃料的传热特性更好,更适用于作为发动机再生冷却的冷却剂。     

火花点火发动机末端混合气自燃化学的实验研究

本文介绍碳氢燃料的自燃化学过程的实验研究结果。试验研究是在一台倒拖发动机上进行的。实验中研究了进气温度、燃料辛烷值、发动机转速和压缩比对燃料氧化和自燃的影响。对实验中的燃料自燃变化规律以及自燃从无到有的连续循环间的放热过程进行了总结，并对实验中的一些特殊现象进行了可能的解释，指出焰前反应中间产物的某些特性及其对焰前反应的重要影响。     

煤自燃热特性TG-DSC实验研究

为了研究煤自燃热特性,采用同步热分析（TG-DSC）实验研究内蒙古自治区鄂尔多斯市A矿煤样自燃过程。根据TG (Thermogravimetry,热重法)曲线、 DTG (Derivative Thermogravimetry,微商热重法)曲线得到煤样自燃的重量变化特性与特征温度点,并将自燃过程划分阶段。根据DSC (Differential Scanning Calorimetry,差示扫描量热法)曲线得到煤样自燃各阶段吸/放热量。结果表明：煤自燃TG曲线随煤温升高呈先降后升再降的变化趋势,自燃过程分为蒸发脱附阶段、增重阶段与燃烧阶段;DSC曲线随煤温升高呈先升再降的变化趋势,蒸发脱附阶段的吸热量为31.96 J/g,增重阶段的放热量为234.59 J/g,燃烧阶段的放热量为2 547.84 J/g。     

末端气体自燃前燃料的氧化放热化学动力学模拟

低温化学反应能够产生大量的活性基 ,并有显著的热量释放 ,足以使末端气体温度提高到自燃的程度。作者基于低温化学反应机理 ,建立了一个简易化学动力学模型 ,当给定混合气的量和初始计算温度时 ,该模型能预测出混合气氧化反应的温度、累积放热量以及产物浓度随曲轴转角的变化曲线。用此模型预测了 PRF75燃料在倒拖发动机上压缩自燃前的氧化放热过程 ,结果表明 ,模拟结果与试验结果吻合较好     

碳氢燃料低温定压比热测量实验研究

基于流动型定压比热容测量方法,本文设计了一套适用于高压低温的碳氢燃料定压比热测量系统,温度测量范围:233.45~313.65 K,最高压力达到10 MPa,测量定压比热容的扩展相对不确定度为1.24%~2.20%(置信因子k=2)。实验在通过纯物质正己烷和质量比1:1正庚烷-正辛烷二元混合物对测量系统可靠性进行验证的基础上,测试了3种碳氢燃料A、B、C压力:0.7、1.5、3和6 MPa,温度:233.45~313.65 K的比热值,结果表明:3种燃料在4种压力下,定压比热分别随温度的增加而增加;在低温区,燃料A、B受温度的影响程度要小于燃料C;压力基本不影响碳氢燃料低温定压比热。该低温高压比热测量系统的建成为进一步开展碳氢化合物及其混合物低温定压比热的研究创造了条件。     

单滴碳氢燃料的燃烧特性

建立了单滴燃料燃烧过程的计算模型和数值方法,并用之计算单滴燃料的蒸发和燃烧过程。计算发现,环境空气压力和燃料临界压力相近时,液滴具有最小的燃烧时间,即液滴寿命最短;当环境压力低于燃料临界压力时,燃烧时间随着环境介质压力的增大而降低,这是因为在燃烧期内,气液界面一直存在,气液界面间的相平衡控制着蒸发速率,进而控制着燃烧时间;环境空气压力高于燃料临界压力时,着火点液滴表面很快变为超临界状态,其后不存在相变过程,燃料的燃烧速率主要受控于燃料和氧气的扩散速率。由于扩散系数几乎与压力成反比,所以,随着压力增高,燃料从高浓度区向火焰区域扩散的速度减小,使燃烧时间变长。     

初始进气充量成分对末端气体自然化学特性的影响

本介绍了一台单缸二冲程爆震实验发动机上，研究进气充量中不同的残余气体成分对焰前的反应及自燃的影响的实验结果。结果表明，初始进气充量中含有一定量的残余废气时，抑制了自燃；在残余废气中含有一定量的部分氧化产物时，促进了低温化学反应和自燃。低温化学反应所释放的热量以及活生中间产物的积累导致了终燃混合气的自燃。ＲＯＮ５３汽油的自燃过程表现为两阶段着火特征。     

超临界压力下乳化碳氢燃料换热特性实验研究

为研究乳化碳氢燃料在矩形通道内的换热特性,在压力为3 MPa,质量流量为2.6 g/s,出口流体温度分别为450、500、550、600和650℃,乳化碳氢燃料含水质量分数分别为10%、20%、30%和50%的实验条件下,进行了实验研究,分析了乳化碳氢燃料的含水质量分数与出口流体温度对燃料在矩形通道内的热沉、热流密度与对流换热系数的影响,并与纯碳氢燃料作对比。研究表明:燃料在通道内热沉与热流密度均随含水质量分数与出口流体温度的增加而增加;纯碳氢燃料在通道内的对流换热系数沿轴向逐渐增加;乳化碳氢燃料在通道内会发生传热恶化,第一次传热恶化点随出口流体温度的增加向通道入口方向移动;含水质量分数越高,第一次传热恶化发生越早,第二次传热恶化发生越晚。     

秸秆成型燃料自然干燥特性的实验研究

选用不同的小麦秸秆成型燃料,测定其松弛密度和含水率等相关物性;在14d不同湿度的环境工况下,对秸秆成型燃料进行自然干燥实验,建立了干燥模型,研究了其整体自然干燥过程,分析影响成型燃料自然干燥特性的主要因素;在实验基础上给出了成型燃料充分自然干燥所需的时间。     

燃料辛烷值对HCCI燃烧特征和排放特性的影响

将一台4缸高速轻型柴油机中的一缸改装，使其具有独立的进排气系统和燃油供给系统，研究了参比燃料及其混合物在均质压燃过程中的着火时刻、燃烧速率和NOx、UHC、CO排放．考察了正庚烷、异辛烷和各种不同比例的混合物在常温、常压下各种负荷的燃烧特性．研究发现：随燃料辛烷值增加，第一阶段着火时刻推迟，燃烧持续期缩短，第一阶段反应结束时的压力升高量和温度升高量减少；第一阶段的累积放热量取决于燃料中高十六烷值燃料的浓度；第二阶段的着火时刻与第一阶段着火时刻呈线性关系；第二阶段燃烧持续期随当量比的增加而减小，且随辛烷值增加而延长；随燃料十六烷值和当量比增加，CO和UHC排放大幅度改善．     

废气再循环和发动机运转参数对不同辛烷值燃料HCCI燃烧的影响

考察了废气再循环(EGR)、进气温度、冷却水出水温度和转速等发动机运转参数对HCCI发动机燃烧特征和排放特性的影响。实验结果表明：随EGR率提高,各种燃料的两阶段着火时刻推迟,燃烧持续期延长;高十六烷值燃料可以容许较高的EGR率,RON75最高仅可以采用45％的EGR;EGR对高十六烷值燃料的CO和UHC影响不大,对高辛烷值燃料的CO影响明显,并随EGR率增加CO排放升高。在其它运转参数中,进气温度对HCCI燃烧影响最为显著,随进气温度提高、冷却水温度升高,HCCI燃烧的着火时刻提前、燃烧持续期缩短,高辛烷值燃料的UHC和CO显著降低。转速升高,着火延迟,燃烧持续期延长。此外,研究发现,高辛烷值燃料对HCCI发动机的运转参数更为敏感。     

初始进气充量成分对末端气体自燃化学特性的影响

本文介绍了在一台单缸二冲程爆震实验发动机上，研究进气充量中不同的残余气体成分对焰前反应及自燃的影响的实验结果。结果表明，初始进气充量中含有一定量的残余废气时，抑制了自燃；在残余废气中含有一定量的部分氧化产物时，促进了低温化学反应和自燃。低温化学反应所释放的热量以及活性中间产物的积累导致了终燃混合气的自燃。ＲＯＮ５３汽油的自燃过程表现为两阶段着火特征。     

溶有甲烷柴油稳态喷雾特性的试验研究

对溶有甲烷柴油的稳态喷雾特性进行研究。喷雾特性和形状分别由激光粒度分析仪LDSA1300A和数码照相机记录。试验使用了六个不同长径比L／D的直圆孔喷嘴。溶解压力和喷射压力范围分别是0．1MPa到10MPa和5MPa到10MPa。研究了甲烷溶解度、测量位置、喷射压力和喷嘴参数对喷雾特性的影响。结果表明：在柴油中溶入甲烷,出现了减压沸腾喷射现象;与纯柴油相比,喷雾形状和锥角产生了很大变化;流量系数随着溶解度和L／D值的增加而减小;甲烷溶解度和L／D的共同作用对雾化有正反两方面的影响。     

Modeling of autoignition and NO sensitization for the oxidation of IC engine surrogate fuels

This paper presents an approach for modeling with one single kinetic mechanism the chemistry of the autoignition and combustion processes inside an internal combustion engine, as well as the chemical kinetics governing the postoxidation of unburned hydrocarbons in engine exhaust gases. Therefore a new kinetic model was developed, valid over a wide range of temperatures including the negative temperature coefficient regime. The model simulates the autoignition and the oxidation of engine surrogate fuels composed of n-heptane, iso-octane, and toluene, which are sensitized by the presence of nitric oxides. The new model was obtained from previously published mechanisms for the oxidation of alkanes and toluene where the coupling reactions describing interactions between hydrocarbons and NO_x were added. The mechanism was validated against a wide range of experimental data obtained in jet-stirred reactors, rapid compression machines, shock tubes, and homogeneous charge compression ignition engines. Flow rate and sensitivity analysis were performed in order to explain the low temperature chemical kinetics, especially the impact of NO_x on hydrocarbon oxidation.     

基于自燃点法的柴油十六烷值改进剂性能试验研究

采用自燃点法对硝酸戊酯和硝酸异辛酯的性能进行了试验研究。试验结果表明：两种添加剂添加量为0．6％时能降低柴油的自燃点32℃～54℃,提高柴油十六烷值10-16个单位,硝酸戊酯的性能优于硝酸异辛酯,两者复合使用时,硝酸戊酯和硝酸异辛酯之间存在对抗效应。将硝酸戊酯和硝酸异辛酯以1：2质量比配成复合添加剂,能明显降低柴油机碳烟排放。     

燃料敏感性对部分预混燃烧影响的试验研究

配制辛烷值相同而敏感性不同的高辛烷值燃料,在一台改造的单缸试验发动机上进行了燃料敏感性对部分预混燃烧的燃烧和排放特性影响的研究。采用的不同敏感性的燃料为配制的甲苯参比燃料和市售92#汽油。研究结果表明:燃料敏感性越高,滞燃期越长,油气混合越充分,预混燃烧比例越大,NOx排放越高。燃烧重心(CA50)随着敏感性的增高先推迟后提前,敏感性为2的燃料CA50最迟。燃料敏感性越低,压升率越低,而市售92#汽油挥发性较强,预混比例较大,最大压升率最高;敏感性为2的燃料在上止点附近放热较多,指示热效率较高;汽油及敏感性为5和8的燃料的碳烟排放比其他燃料低。     

不同含氧调合汽油燃料的整车及排放性能试验研究

将甲醇、乙醇、正丁醇和2,5-二甲基呋喃(DMF)分别与市售编号为92号汽油按照体积比为1∶9的比例混合,连同纯汽油组成M10、E10、B10、F10、G100 5种燃料,在一辆缸内直喷(GDI)乘用车上研究不同燃料对整车性能的影响。试验结果表明,在新欧洲驾驶循环(NEDC)下,丁醇混合燃料的百公里体积油耗和去除热值影响的当量油耗均是被测5种燃料中最低的,其余3种含氧燃料掺混后的百公里体积油耗和当量油耗均高于纯汽油燃料;除M10的CO排放比汽油低外,含氧汽油的CO和THC排放均高于汽油;掺混3种醇类燃料均能够降低NO_x排放,F10的NO_x排放与纯汽油相当;4种含氧汽油大幅降低了颗粒物质量和数量排放。向汽油中添加含氧燃料能够降低汽车在中高车速稳定运行时的油耗和排放,但添加含氧燃料后的汽油比纯汽油更加不适应低车速和起动工况。在动力性方面,4种含氧汽油均缩短了汽车的加速时间。     

火花点火发动机燃用CNG/H_2混合燃料配合EGR的性能和排放研究

在一台火花点火天然气发动机上开展了不同掺氢比和EGR率下发动机性能和排放的试验研究。研究结果表明:引入EGR后发动机输出功率下降,但掺氢可以提高大EGR工况下发动机的输出功率。有效热效率随EGR率的增大呈现先升高后降低的趋势;小EGR率下,有效热效率随掺氢比的增加而降低,而大EGR率下,有效热效率随掺氢比的增大而升高。天然气掺氢后NOx排放增加,EGR引入使NOx排放降低,这种降低作用在大掺氢比下更显著。因此,相对于小EGR率工况,大EGR率工况下天然气掺氢表现出更好的性能和排放效果。HC排放随EGR率的增大而增加,随掺氢比的增加而降低。CO和CO2都随EGR率的增加变化不大,随掺氢比的增加而降低。研究表明,天然气掺氢结合EGR可实现火花点火发动机高效低污染燃烧,并能满足欧Ⅳ排放标准。     

棉籽油及其甲酯作柴油机燃料的试验研究

本文就棉籽油及其甲酯的燃料特性、相应的柴油机性能以及植物油酯的制备等进行了研究。研究表明棉籽油甲酯是一种比棉籽油更好的柴油机代用燃料。