进气温度对甲醇均质压燃燃烧特性的影响

在一台快速压缩机上模拟甲醇HCCI的燃烧过程,通过缸压曲线和活塞位移曲线等数据进行计算分析,研究了进气温度对甲醇均质压燃燃烧特性的影响规律。结果表明,当其他边界条件一定时,随着甲醇混合气进气温度的增加,甲醇HCCI的燃烧始点提前,缸内压力升高率峰值增加,放热率峰值增加,燃烧持续期缩短。     

乙醇燃料均质压燃的燃烧循环变动

在一台由CA6110柴油机改造而成的单缸发动机上进行了乙醇燃料均质压燃燃烧循环变动的研究。结果表明:随着过量空气系数增大,最大燃烧压力、平均指示压力、燃烧持续期的循环变动均增大,燃烧始点的标准偏差减小。随着进气温度的升高,最大燃烧压力升高,而平均指示压力先升高后下降,两者的循环变动均减小,燃烧始点的循环变动增大,燃烧持续期缩短,循环变动减小。引入适量的EGR能显著地改善燃烧速率,降低最大压升率,但EGR过大会使混合气不能稳定、连续地着火燃烧。     

壁面温度对微型内燃机燃烧特性的影响

为了研究微型内燃机燃烧特性,搭建燃烧测试平台,分别对壁面温度40、90、120、130、145℃条件下的燃烧特性进行测试.试验结果表明:随壁面温度的逐渐提高,燃烧始点延迟,平均指示压力和燃烧压力呈线性降低趋势;但燃烧放热率加快,燃烧持续期缩短,循环变动率降低,燃烧稳定性增强.当壁面温度增至130℃时,微型内燃机表现出最好的燃烧稳定性.继续提高壁面温度至145℃时,燃烧持续期反而增加,燃烧稳定性显著恶化.微型内燃机较大的面容比是壁面温度能够较大程度影响进气与燃烧的主要原因.利用壁面温度对微空间燃烧过程的影响,提出不同热特性材料组合式微型内燃机的构造.     

正丁醇稀燃燃烧持续期的试验研究

针对过量空气系数1.6的稀混合气,本文以燃烧弹内填充压力和介质初始温度条件分别作为独立变量,对正丁醇的燃烧持续期进行试验研究。通过改变填充压力与介质温度边界条件,在定容燃烧弹上进行了燃烧试验,分析了燃烧压力、压力升高率、燃烧温度、放热量、放热率等燃烧特性参数,得出填充压力与介质温度条件对正丁醇稀燃燃烧持续期的影响规律。研究结果表明,随着填充压力的增大,正丁醇燃烧持续期明显缩短,混合气温度比初始填充压力对燃烧持续期的影响大。该研究为发动机燃用正丁醇的推广提供了理论依据。     

添加剂对微型活塞式内燃机铂丝炽热点火燃烧特性影响的实验研究

针对微型活塞式内燃机采用铂丝炽热点火模式燃用甲醇、乙醇燃料时,失火率高、放热速率低、燃烧持续期长的问题,分别设计了添加硝基甲烷、双氧水添加剂的测试试验。硝基甲烷使着火时刻提前、燃烧速率加快、循环变动降低,而双氧水却使燃烧速率减慢、失火率升高。为分析硝基甲烷对铂丝炽热点火燃烧的助燃机理,分别设计了甲醇和乙醇混合不同比例硝基甲烷的测试试验。结果表明:硝基甲烷可调节燃烧始点从而影响甲醇、乙醇铂丝炽热点火燃烧的平均有效压力及其循环变动特征;硝基甲烷的添加所产生的燃烧始点的提前及燃烧持续期的缩短是循环变动降低的重要原因,但硝基甲烷比例过高时,铂丝炽热点火模式的燃烧始点位置分散、循环变动增大、动力性能下降。     

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。     

船用柴油机燃用异丙醇-丁醇-乙醇喷油策略研究

为了改善船用柴油机燃用异丙醇-丁醇-乙醇(IBE)的燃烧和排放特性,运用CFD数值模拟软件Converge建立其燃烧模型.分析了不同喷油策略的影响,结果表明:随着喷油时刻的提前,滞燃期延长,最高燃烧压力升高,缸内燃烧温度降低,NOx的排放量显著增加,喷油提前角为-25°CA时soot的排放量达到最低;当有预喷时,最高燃烧压力下降,NOx、soot的排放量均小幅减少;随着喷油持续期的延长,缸压峰值减小,最高燃烧温度下降,NOx排放量显著减少,soot排放稍有增加.     

二甲醚柴油机HCCI变参数运行的数值研究

运用二甲醚HCCI简化机理,利用计算流体动力学软件对ZS1100柴油机燃用二甲醚进行了仿真研究,分析了进气温度、燃空当量比、压缩比对燃烧和排放的影响.研究表明:提高进气温度、增大燃空当量比,最高压力和温度均上升,HC和CO排放降低,NO排放增加;增大压缩比,燃烧始点、峰值压力均提前.     

直喷柴油机燃用大豆油甲酯生物柴油的排放和燃烧特性

针对一台增压中冷直喷柴油机,在发动机的结构和参数不作变动和调整的条件下,研究了B0、B10、B20和B30四种不同低十六烷值大豆油甲酯生物柴油体积分数的混合燃料对发动机排放和燃烧特性的影响。研究结果表明,随着燃料中生物柴油含量的增加,发动机的动力性逐渐降低,使用B10时动力性变化不大,额定功率只下降1.2%;燃油消耗逐渐增加;CO、HC和碳烟排放降低,NOx排放增加,但增加的幅度较小;发动机缸内最高燃烧压力和放热率峰值逐渐降低,与其对应的相位逐渐推后,燃烧始点和燃烧终点逐渐延迟,滞燃期和燃烧持续期逐渐延长。     

汽油机缸内富氧燃烧的试验研究

富氧燃烧是一种可以实现节约能源和降低污染物排放的内燃机燃烧技术.通过汽油发动机在同一工况工作时,使进气中氧体积分数分别为20.7％、23.2％和25.4％,实现富氧燃烧.研究不同的进气氧体积分数对汽油发动机的燃烧特性和排放特性的影响.研究结果表明：进气氧体积分数增加,发动机缸内压力和燃烧放热率升高,最高燃烧压力相位提前,降低循环波动,发动机燃烧工作稳定;同时减少THC和CO的排放,但NOx的排放量增大.     

Numerical study on the compression ignition of a porous medium engine

Homogeneous and stable combustion can be realized in a porous medium (PM) engine where a chemically inert PM is mounted in the combustion chamber. To understand the mechanism of the PM engine, we simulated the working process of a PM engine fueled with natural gas (CH₄) using an improved version of KIVA-3V and investigated the effects of the initial PM temperature, the PM structure as well as the fuel injection timing on the compression ignition of the engine. The improved version of KIVA-3V was verified by simulating the experiment of Zhdanok et al. for the superadiabatic combustion of CH₄-air mixtures under filtration in a packed bed. The numerical results are in good agreement with experimental data for the speed of combustion wave. Computational results for the PM engine show that the initial PM temperature is the key factor in guaranteeing the onset of compression ignition of the PM engine at a given compression ratio. The PM structure affects greatly both convective heat transfer between the gas and solid phase in the PM and the dispersion effect of the PM. Pore diameter of the PM is a crucial factor in determining the realization of combustion in the PM engine. Over-late fuel injection timing (near TDC) cannot assure a compression ignition of the PM engine. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 50476073)     

火花点燃对乙醇HCCI燃烧稳定性的影响

针对实现均质压燃(HCCI)燃烧的难点之一:着火和燃烧的控制,在一台由柴油单缸机改造而成的乙醇燃料HCCI燃烧单缸试验机上实现了HCCI燃烧,研究了火花点燃对HCCI燃烧稳定性的影响。结果表明:HCCI燃烧方式的燃烧循环变动比火花点火燃烧低,燃烧速度快,热效率高,NOx的排放大幅降低。在HCCI临界温度工况下引入火花辅助点燃能提高燃烧稳定性,减少失火循环的产生;随着缸内温度逐渐高于混合气的临界着火温度,火花点燃对HCCI燃烧的影响逐渐减弱。     

甲醇喷射定时对甲醇柴油双燃料压燃式发动机性能的影响

将甲醇作为主燃料,用柴油作为点火燃料,研究了不同甲醇喷射定时对压燃式发动机性能的影响。结果表明:引燃柴油在上止点前21℃A喷射条件下,在上止点前23℃A喷射甲醇时发动机的经济性最佳,缸内的统计最大压力在小负荷时随着甲醇喷射定时提前而降低,在大负荷时随着甲醇喷射定时提前而提高。双燃料发动机的最大压力标准方差随着甲醇喷射定时提前而增大,在上止点前26℃A喷射甲醇时发动机的动力性最佳,气缸内压力波动随甲醇喷射定时提前而变大,当在上止点前29℃A喷射甲醇时点火柴油不能把甲醇燃料可靠点燃。     

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.     

Gasoline-diesel dual fuel intelligent charge compression ignition (ICCI) combustion: Conceptual model and comparison with other advanced combustion modes

The internal combustion engines can remain the advantage over competitor technologies for automotive driven, especially the engine efficiency, exceeded 50% while maintaining ultra-low emissions. In this paper, a novel combustion mode characterized by dual high-pressure common-rail direct injection systems, denoted as intelligent charge compression ignition(ICCI) combustion, is proposed to realize high efficiency and clean combustion in wide engine operating ranges. Specifically, commercial gasoline and diesel, which are considered to be complementary in physical and chemical properties, are directly injected into the cylinder by the two independent injection systems, respectively. Through this unique design, the in-cylinder air-fuel mixtures can be flexibly adjusted by regulating injection timing and duration of different fuels, consequently obtaining suitable combustion phase and heat release rate. The ICCI mode can widely run from indicated mean effective pressure 2 bar to 16 bar with an utterly controllable cylinder pressure rising rate, around 50% indicated thermal efficiency and low NOxemissions. A series of experiments were carried out to compare the combustion and emissions of ICCI with other combustion modes(including conventional diesel combustion, reactivity-controlled compression ignition, partially premixed combustion, and gasoline compression ignition). The results show that at the medium engine loads, ICCI mode can reach much high indicated thermal efficiency, especially up to 52% along with extremely low NOxemissions. Prospectively, ICCI mode can realize real-time adjustments of in-cylinder mixture stratification and instantaneous combustion mode switch in one cycle at any operating conditions, and has an excellent commercial application prospect for energy conservation and environmental improvement.     

边界条件对乙醇HCCI发动机燃烧的影响

利用发动机循环模拟软件BOOST,并使用详细的化学反应动力学机理,建立了乙醇HCCI发动机的单区模型。模拟计算结果与试验结果吻合得较好。利用该模型研究了气门流量系数和缸内壁面温度对燃烧的影响。模拟计算结果表明,该HCCI发动机的气门流量系数不宜取得很大,在较小的流量系数下HCCI的燃烧变得柔和;而改变壁面温度相当于对进气加热,促进了燃烧。     

甲烷/空气预混合气在定容燃烧室内的燃烧试验

为研究进气温度、进气压力、当量燃烧比、射流引燃、压燃(自燃)等对甲烷燃烧的影响,以提高点燃式天然气发动机的性能,在定容燃烧室(CVCC)内进行甲烷/空气预混合气的燃烧试验,通过火焰高速摄影和气体压力测量等手段,获取试验结果并进行分析.试验发现,在燃烧室内安装带通孔的横隔板后,有利于加快火焰传播速度、提高燃烧峰值压力和燃烧的稳定性,在某些试验条件下,下燃烧室会出现混合气压燃(自燃)现象.     

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。