增压中冷柴油-天然气双燃料发动机燃烧特性的实验研究

对天然气替代率、引燃柴油喷油时刻和中冷后进气温度等燃烧系统参数对增压中冷柴油—天然气双燃料发动机燃烧特性的影响进行了实验研究。研究结果表明：增压中冷柴油—天然气双燃料发动机的燃烧放热速率比纯柴油快，引燃柴油的着火时刻和缸内燃料空燃比值决定着双燃料发动机的燃烧特性，即着火时刻在上止点前且空燃比值较小时，其燃烧接近于定容燃烧过程，随着天然气替代率的升高，缸内最大爆发压力和最高燃烧温度升高；而着火时刻在上止点后且空燃比值较大时，其燃烧接近于等压燃烧过程，随着天然气替代率升高，缸内最大爆发压力和最高燃烧温度降低。最大爆发压力、最高燃烧放热率和最高燃烧温度随引燃柴油喷油提前角的增大而升高；而随着进气温度升高，最大爆发压力和缸内温度增大。     

LPG/柴油双燃料发动机压缩比优化研究

采用燃料复合供给方式 ,在单缸直喷式柴油机上进行了LPG/柴油双燃料发动机压缩比的优化试验研究 ,对比分析了使用纯柴油和LPG/柴油双燃料的燃烧特性 ,着重研究分析了双燃料发动机在不同压缩比下的最高燃烧压力、最大压力升高率、压力循环波动及燃烧放热率 ,并以此为依据优选了双燃料发动机的压缩比。试验结果表明 :降低压缩比后 ,双燃料发动机的最高燃烧压力及最大压力升高率均有较大降低 ,同时压力循环波动变小 ,但滞燃期、燃烧持续期都会有所增加。经过优化 ,压缩比确定为 14.5时 ,ZH110 5W柴油机改燃LPG/柴油双燃料后在高负荷工况下无严重爆震现象 ,压力循环波动较小 ,且经济性较好 ,热效率损失不大     

双燃料发动机燃烧放热规律分析及燃烧特性研究

从热力学和内燃机燃烧的基本理论入手 ,推导了计算分析双燃料发动机缸内工质成分和热力学参数的计算关系式以及求解双燃料发动机燃烧放热规律的微分方程式 ,基于面向对象技术开发了双燃料发动机燃烧放热规律计算软件。研究结果表明 :用传统柴油机分析方法计算双燃料发动机的放热率峰值偏小 ,所计算的缸内工质平均温度偏高 ,新模型计算的结果与实际情况更为吻合。该分析软件可以适用于多种燃料发动机 ,是内燃机燃烧放热规律的通用计算软件。双燃料发动机燃烧特性研究表明 :双燃料发动机初始放热率比纯柴油大 ,若着火始点在上止点后 ,双燃料缸内最大爆发压力比纯柴油低 ,否则比纯柴油高 ;控制双燃料发动机着火始点是控制缸内最大爆发压力和 NOx 排放的关键 ,双燃料发动机着火始点应在上止点后 ,可以使发动机爆发压力和 NOx 排放比纯柴油低。     

直喷式柴油机燃用生物柴油的燃烧特性

在一台直喷式增压柴油机上进行了生物柴油、柴油及其掺混油B20、B50的性能试验,通过测量喷油器针阀升程、喷油压力和气缸压力曲线,对放热率、滞燃期等燃烧特性参数进行了分析,以研究生物柴油对发动机燃烧性能的影响。试验结果表明,在相同工况下,随着掺混油中生物柴油比例的增加,喷油始点逐渐提前,喷油延迟角逐渐变大,喷油压力和喷油持续期有所增加;滞燃期逐渐缩短,在大负荷尤为明显;预混合放热峰值逐渐降低,而扩散燃烧放热峰值逐渐增大;缸内最高燃烧压力提高,其对应的曲轴转角也逐渐提前。燃用生物柴油后发动机的热效率有所提高,在中等负荷时尤为明显。     

LPG／柴油双燃烧发动机压缩比优化研究

采用燃料复合供给方式,在单缸直喷式柴油机上进行了LPG／柴油双燃料发动机压缩比的试验研究,对比分析了使用纯柴油和LPG／柴油双燃料的燃烧特性,着重研究分析了双燃料发动机在不同压缩比下的最高燃料压力、最大压力升高率、压力循环波动及燃烧放热率,并以此为依据优选了双燃料发动机的压缩比。试验结果表明：降低压缩比后,双燃料发动机的最高燃烧压力及最大压力升高率均有较大降低,同时压力循环波动变小,但滞燃期、燃烧持续期都会有所增加。经过优化,压缩比确定为14.5时,ZH1105W柴油机改燃LPG／柴油双燃料后在高负荷工况下无严重爆震现象,压力循环波动较小,且经济性较好,热效率损失不大。     

引燃柴油喷油正时对LNG-柴油双燃料发动机燃烧特性的影响

以一台涡轮增压六缸柴油机改造的发动机为试验对象,研究引燃柴油喷油正时对LNG-柴油双燃料发动机燃烧特性的影响。研究了不同喷油正时下的双燃料发动机的缸内压力、压力升高率、缸内温度、燃烧放热规律、循环变动等参数。研究结果表明:引燃柴油喷油正时对双燃料发动机燃烧特性影响很大。随引燃柴油喷油正时的增大,最高缸内压力、最高压力升高率、最大燃烧温度和最大瞬时放热率先升高后降低且所对应的曲轴转角减小;峰值压力循环变动系数先降低后增大,峰值压力升高率循环变动系数降低。     

推迟供油提前角对生物柴油发动机燃烧和排放性能的影响

在直喷式增压柴油机上进行了供油提前角对生物柴油发动机动力性、经济性和排放性能影响的研究。试验结果表明:与柴油相比,推迟供油提前角后生物柴油的动力性下降,燃油经济性恶化,NO_x和烟度排放均有不同程度的降低。推迟供油提前角对生物柴油的喷油压力和滞燃期影响不大,但喷油始点和燃烧始点均迟于柴油。与柴油相比,推迟供油提前角后最高气缸压力下降,放热峰值出现时刻提前,指示热效率降低。燃烧始点与NO_x排放的相关性最大,喷油始点和放热峰值出现时刻也与NO_x排放呈弱相关性。     

生物柴油掺烧率对非道路用柴油机燃烧循环变动特性的影响

针对非道路用186FA柴油机掺烧生物柴油燃烧循环变动情况,进行了燃用不同生物柴油掺烧率的试验.根据实测示功图对主要燃烧参数进行了循环变动分析.结果表明:随着生物柴油的掺烧,燃烧始点提前,放热率峰值减小;平均指示压力(pmi)、缸内压力峰值(pmax)、放热率峰值循环变动系数(COV)呈减小的趋势,而其对应相位波动比纯柴油大;最大压力升高率在中低负荷时循环变动显著;平均指示压力与缸内压力峰值和放热率峰值都有很好的对应关系.     

生物制气-柴油双燃料发动机燃烧及排放分析

采用气化炉热解气化各种农林废弃的生物质,得到可燃生物制气。将柴油机改制成双燃料发动机,用生物制气作为主要燃料,由柴油引燃。测量生物制气-柴油双燃料发动机在最大扭矩转速时的气缸压力及废气排放,分析燃烧特性及对排放物生成的影响,并对比分析柴油机与双燃料发动机的差别。     

二甲基醚/天然气双燃料均质压燃的燃烧特性

应用零维热力学模型和化学反应动力学模型计算并分析了二甲基醚(DME)／天然气(CNG)双燃料均质压燃(HCCI)运行工况范围，计算与试验结果相吻合．采用DME／CNG双燃料方式可以有效地扩展HCCI的运行工况范围，发动机转速为1400r／min，最大平均有效压力可达O．52MPa．在一台单缸直喷式柴油机上进行了DME／CNG双燃料HCCI燃烧过程的试验研究，结果表明，DME／CNG双燃料燃烧过程表现出明显的两阶段放热过程，随着CNG浓度增大，缸内最大爆发压力增大，燃烧始点略有推迟，燃烧第二放热峰值增大．而DME浓度对燃烧过程的影响主要通过影响第一阶段放热过程，进而影响第二阶段放热，随着DME浓度加大，第一放热峰值增大，燃烧始点提前，导致第二放热峰值增大，缸内最大爆发压力增大，主燃期缩短，当DME浓度太高时，发动机将出现爆震．     

柴油机TR燃烧系统实现低温预混合燃烧的研究

为了验证TR燃烧系统降低发动机排放、实现低温预混合燃烧的能力,在一台经过改造的单缸135柴油机上进行了降低压缩比、燃用柴油-乙醇混合燃料和推迟供油的试验研究.结果表明,压缩比ε降低后,着火推迟,最大放热率增加,缸内最高压力和最高温度降低,NOx排放也降低.但是中高负荷时燃烧速率降低,有效油耗率增加.当燃用乙醇体积含量20%的乙醇-柴油混合燃料时,与燃用柴油燃料相比,着火延迟期延长,烟度大幅度降低.小负荷时缸内最高压力、最高温度、最大放热率和燃烧速率都降低,NOx降低较多;中高负荷时最大放热率高于后者,燃烧速率提高,NOx降低得较少.当供油定时从15°CA BT-DC推迟到13°CA BTDC后,烟度基本不变.     

生物制气-柴油双燃料发动机NOx计算模型

采用气化炉热解气化各种农林废弃的生物质，产生可燃生物制气，作为双燃料发动机的主要燃料。双燃料发动机由单缸、四冲程、水冷、直喷式柴油机改装，生物制气通入发动机进气管，在进气过程中吸入气缸。在油滴蒸发准维燃烧模型的基础上，结合单区模型和详细化学反应动力学机理，建立生物制气-柴油双燃料发动机的NOx生成模型，计算结果与试验结果吻合较好。供油提前角提前，生物制气-柴油双燃料发动机NOx排放量增加；引燃柴油量减小时，NOx排放量减小。     

低热值燃气-柴油双燃料发动机动力性能计算

推导了低热值燃气-柴油双燃料发动机动力性能计算公式,并对由单缸、四冲程、水冷、直喷式柴油机改装的生物制气-柴油双燃料发动机的动力性能进行了计算分析。结果表明：双燃料发动机能够达到原柴油机的动力水平;其动力性能随引燃油量的减小而降低;在新鲜空气充足的前提下,供给更多的燃气,双燃料发动机的动力性能增强;燃气替代率有一最大值,超过该值后,随替代率增大,动力性能急剧下降;燃气低热值越高,替代率便可越大。计算得出的生物制气-柴油双燃料发动机在标定点和最大转矩点的最大生物制气替代率和对应的燃气进气比,与试验结果相吻合。     

柴油机燃用柴油/甲醇混合燃料时的燃烧特性研究

通过添加助溶剂形成一种稳定的柴油／甲醇混合燃料，并开展了柴油机燃用此混合燃料的燃烧特性研究。研究结果表明：随着混合燃料中甲醇含量的增加，预混燃烧阶段的放热率增加，扩散燃烧时间缩短。滞燃期随甲醇含量的增加而增加，此现象在低负荷和高转速下更为明显。甲醇含量对快燃期长短影响较小，总燃烧期随甲醇含量的增加而缩短。低转速下放热率曲线中心随甲醇含量的增加而移近上止点，最大压力升高率和最高放热率随甲醇含量的增加而增加。高转速高负荷下放热率曲线中心随甲醇含量的增加而移近上止点，高转速低负荷下放热率曲线中心随甲醇含量的增加偏离上止点；高转速下最大压力升高率和最高放热率随甲醇含量的增加而增加，而进一步增加甲醇含量反而使最大压力升高率和最高放热率降低。当混合燃料中含氧量小于6％时，缸内最高压力随甲醇含量的增加而增加；进一步增加含氧量时缸内最高压力保持不变或略有降低。缸内最高平均气体温度基本上不随甲醇含量而变化。     

柴油机燃用柴油/二甲氧基甲烷混合燃料的燃烧特性研究

开展了柴油机燃用柴油／二甲氧基甲烷混合燃料的燃烧特性研究,为含氧燃料的使用和研究提供理论与试验依据。研究结果表明,在相同平均有效压力(pRMEP)和转速下,随着燃料中二甲氧基甲烷掺混比例(含氧量)的增加,放热率峰值增加,放热率曲线型心向上止点偏移,预混燃烧比例增加而扩散燃烧比例减小,燃烧过程等容度提高,发动机当量柴油的有效燃油消耗率降低,缸内气体最高平均温度无明显升高。柴油中添加DMM对主燃烧时间影响不大,但总燃烧时间变短。     

直喷式柴油机燃用二甲基醚(DME)试验研究

介绍了在1100单缸直喷式柴油机上燃用DME的发动机试验研究结果。研究表明：通过增加循环供油量可使柴油机燃用DME后恢复到原机略低，同时缸内最大爆发压力降低，发动机碳烟排放为零，HC和CO排放比原机略高，NOx排放比原柴油机降低约50%以上，供油提前角减少，缺内最大爆发压力降低，NOx排放可进一步大幅度降低，但HC排放略有升高；加大喷孔直径，缸内爆发压力升高，NOx排放升高，HC和CO排放在中低负荷相差不大，但在大负荷工况有所升高。     

不同喷射时刻下缸内直喷天然气发动机的燃烧特性

开展了天然气高压缸内直喷发动机不同喷射时刻时的燃烧特性研究。研究结果表明：燃料喷射时刻对发动机性能及排放有较大影响,喷射太迟会导致天然气和空气混合时间短,混合效果差,燃烧持续期长,放热速率慢。喷射过早会导致充量系数下降,燃料容易进入燃烧室狭缝间隙处,造成较高的HC排放。对于给定转速,发动机存在一个最佳燃料喷射提前角,此时缸内最高压力值最大,最大压力升高率和最大放热率最大,放热速率快,燃烧过程等容度好,火焰发展期、快速燃烧期和燃烧持续期短,发动机热效率高,HC、CO排放也维持较低水平。     

Investigations on the combustion parameters of a dual fuel diesel engine with hydrogen and LPG as secondary fuels

This paper presents a detailed experimental investigations on the combustion parameters of a 4 cylinder (turbocharged and intercooled) 62.5 kW gen-set duel fuel diesel engine (with hydrogen and LPG as secondary fuels). A detailed account on maximum rate of pressure rise, peak cylinder pressure, heat release rate in first phase of combustion and combustion duration at a wide range of load conditions with different gaseous fuel substitutions has been presented in the paper. When 30% of hydrogen alone is used as secondary fuel, maximum rate of pressure rise increases by 0.82 bar/deg CA as compared to pure diesel operation, while, peak cylinder pressure and combustion duration increase by 8.44 bar and 5 deg CA respectively. When 30% of LPG alone is used as secondary fuel, the enhancements in maximum rate of pressure rise, peak cylinder pressure and combustion duration are found to be 1.37 bar/deg CA, 6.95 bar and 5 deg CA respectively. It is also found that heat release rate in first phase of combustion reduces at all load conditions as compared to the pure diesel operation in both types of fuel substitutions.One important finding of the present work is significant enhancement in performances of dual fuel engine when hydrogen-LPG mixture is used as the secondary fuel. The highlight of this case is that when the mixture of LPG and hydrogen (40% in the ratio LPG: hydrogen = 70:30) is used as secondary fuel, maximum rate of pressure rise (by 0.88 bar/deg CA) and combustion duration reduces (by 4 deg CA), while, peak cylinder pressure and heat release rate in first phase of combustion increase by 5.25 bar and 35.24 J/deg CA respectively.     

直喷压燃式发动机燃用柴油/碳酸二甲酯的燃烧特性和放热过程研究

在一台直喷式发动机上开展了燃用柴油／碳酸二甲酯混合燃料的燃烧特性与放热过程研究。结果表明，随碳酸二甲酯含量的增加，预混燃烧推迟，扩散燃烧期缩短。在中高负荷区，相同平均有效压力下，缸内最高压力、最高压力升高率和最大放热率随碳酸二甲酯含量的增加而增加，而在低负荷区基本上不随碳酸二甲酯含量的增加而改变。着火滞燃期随碳酸二甲酯含量的增加而增加，而快速燃烧期和燃烧持续期不随碳酸二甲酯含量的变化而改变。随碳酸二甲酯含量的增加，燃油消耗率增加，等热值燃油消耗率降低。CO和烟度随碳酸二甲酯含量的增加而降低，NOx随碳酸二甲酯含量的变化，但变化不大。