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。     

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.     

混氢汽油机排放特性的试验

在一台加装了电控氢气喷射系统的汽油机上,在发动机1 400 r/min的条件下,对混氢汽油机排放性能进行了试验研究.试验结果表明:适当增加过量空气系数有利于改善混氢汽油机的HC、CO与NOx排放;在理论过量空气系数附近,混氢后发动机CO排放有所升高,但稀燃条件下混氢有利于改善汽油机HC与CO排放;减小点火角后,混氢汽油机HC与NOx排放有所降低;随着进气压力的升高,HC与CO排放得到明显改善.     

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%.     

氢内燃机怠速性能试验研究

为研究氢内燃机的怠速特性,在一台6缸氢内燃机上研究了过量空气系数λ与点火提前角θi对发动机主要性能参数的影响.结果表明:随着λ的增大,最大指示热效率ηi所对应的θi逐步增加,ηi随之增加,NOx排放随之减小;同一λ条件下,NOx排放随着θi增大而增加;氢内燃机怠速时可采用λ2.5的稀混合气,且应适当增大Qi;最大缸压随着λ增加而降低、随着θi增大而上升;不同λ值条件下最大压力升高率的规律基本相似,只是在λ=2.5、θi10°CA时,最大压力升高率基本保持不变。     

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.     

掺混标准氢氧气对汽油机性能的影响

针对汽油机部分负荷条件下热效率低和有害排放高的问题,笔者在一台加装了电控氢、氧气喷射系统的四缸汽油机上研究了掺混标准氢氧气对汽油机燃烧与排放特性的影响.标准氢氧气定义为氢气与氧气物质的量比为2∶1的氢氧气.试验时,通过调整氢气和氧气喷嘴的喷射脉宽,使标准氢氧气占进气的体积分数(α2H2/O2)由0分别增加至2％和4％,并减少汽油的喷射脉宽,使混合气的过量空气系数由1.00增加至1.50.结果表明:掺入标准氢氧气能改善汽油机经济性,发动机比燃料能量消耗率最低值由原机的12.63 MJ/kW·h分别降低至α2H2/O2为2％和4％时的12.27 MJ/kW·h和12.11 MJ/kW·h;此外,掺入标准氢氧气后,汽油机滞燃期及快速燃烧持续期缩短,最大压力升高率提高,HC及CO排放降低,但NOx排放明显增加.     

基于LabVIEW的内燃机缸压采集与分析系统开发与实验验证

为了能通过分析气缸压力来研究内燃机的燃烧状况,基于LabVIEW开发了一套内燃机缸压数据采集和分析软件．采集软件实现LabVIEW和采集卡之间的通讯,获取缸压和曲轴转角信号．分析软件采用倒拖法确定上止点,基于缸压和曲轴转角信号分析燃烧过程,得到示功图和放热率曲线．利用开发的软件采集了HCCI发动机的气缸压力和曲轴转角信号,并进行了燃烧分析．结果表明该软件能满足燃烧分析功能的基本要求．     

进气道喷氢对氢内燃机进气压力波动的影响规律

将一台排量为2.0 L的气道喷射汽油机改装为气道喷射的氢内燃机,通过台架试验研究喷氢时刻对于进气系统压力波动的影响机制,提出利用优化氢气喷射提高氢内燃机空气流量的方法。试验结果表明:氢气喷射会提高歧管压力并增强压力波动;歧管内压力不仅受本缸喷氢影响,还会受其他缸喷氢激励;低速时在下止点至进气门关闭的区间或与之相隔180℃A的区间喷射会有较大的空气流量,高速时仅在下止点至进气门关闭区间可以得到最大空气流量;利用氢气喷射可以获得4.4%(低速)至7.3%(高速)的空气流量提升。       

492QC发动机燃用天然气的实验研究

在不同的节气门开度、转速、空气燃料比、点火提前角等运转条件下,对改装的 ４９２ＱＣ天然气发动机和原发动机（燃用汽油）的扭矩、功率、天然气消耗量（或燃油消耗量）、空气消耗量等进行了测量．实验结果表明,当发动机由燃烧汽油时的工作状态直接变换为燃烧天燃气时,发动机的扭矩或功率下降非常大,在最大扭矩点约为燃烧汽油时的１７％;发动机燃用天然气时,与浓混合气条件相比稀混合气条件的扭矩在高速时较大,低速时较小,并且最大扭矩对应的转速较高;增大点火提前角,可使发动机燃烧天然气时的动力性得到改善,但这种改善是有限的．     

气动发动机活塞运动轨迹的优化设计

为解决高转速下动力与经济性能的下降，提出一种新的气动发动机曲轴连杆机构.通过建立气动发动机的进气模型和缸内工作过程模型，以压缩空气的比输出功最大为目标函数，给出优化的活塞运动轨迹曲线.分析了进气阀与活塞运动之间新的匹配关系.设计了复曲轴连杆结构，并得到调节进排气门的开关时刻与持续时间的方法.结果表明，在该机构实现的优化轨迹曲线中，在缸内压力达到进气压力之前，活塞的运动速度应该保持静止；缸内高压建立后，活塞的运动速度应与进气门的截面积保持线性关系；进气门关闭后，活塞速度应保持匀速运动.采用新机构后的压缩空气比输出功比原系统提高了一倍.     

火花点火发动机运行参数对其循环变动的影响——建模和仿真

基于循环间变动的排气温度建立了一个发动机循环变动模型. 在这个模型中,第n个循环的排气温度作为模型的输入,通过定压进气过程、绝热压缩过程、定容燃烧过程、绝热膨胀过程、定容放热过程和定压排气过程来近似汽缸内的热力学过程,最后得出第n+1个循环的排气温度. 由于把发动机运行参数,如转速、点火角、计量比、进气压力和进气温度等加入该模型,可定量地估计这些参数对发动机循环变动的影响. 因为循环间排气温度的波动反映了循环变动程度,对排气温度影响最敏感的参数最可能被用于循环变动控制. 模型仿真结果表明,对于接近化学计量比的混合气,循环变动不明显,对于稀薄混合气,在部分负荷和较大点火角的情况下,循环变动以混沌或分岔的形式出现.     

二甲醚对乙醇内燃机性能的影响

对乙醇掺二甲醚点燃式内燃机的性能进行研究.试验在加装了电控二甲醚喷射系统的内燃机上进行,从而保证乙醇与二甲醚能同时喷入进气道.在转速为1 800 r/min、进气道绝对压力为61.5 kPa、过量空气系数分别为1.0及1.1的条件下,通过逐渐增加二甲醚的喷射脉宽,使二甲醚占进气的体积分数从0加至3%.结果表明:随掺二甲醚体积分数的增加,内燃机指示热效率提高,循环变动降低,CO、HC排放降低,但NO_x略有升高.     

电喷稀薄燃烧天然气发动机进气过程的数值解析

用数值模拟的方法考察了将稀薄燃烧汽油机的纵向直进气道应用于MPI方式天然气发动机时 ,天然气喷射后进气岐管内的燃料浓度场和压力场 ,以及进气终了天然气—空气混合气在气缸内的浓度分布和速度分布 ;结果表明吸气阀打开后 ,经两吸气阀先期吸入的天然气在向内弯曲的纵向滚流的作用下被挤向吸气阀底部下方附近 ,与后期吸入的空气明显呈分层充气构造     

LPG在点燃式发动机上的稀限判别

介绍了LPG在小型点燃式发动机上应用时稀限判别方法的定义与选取。研究结果表明 :扭矩波动、转速波动、HC排放值和HC升高率都受空燃比的影响 ,并且它们的变化趋势具有较好的一致性 ;随着空燃比的变化 ,转速波动变化不明显 ,受发动机结构参数和运行参数的影响 ,用于判别稀限的HC排放值较难确定 ,因此把扭矩波动和HC升高率作为稀限的判断条件比较合理。