汽油机挤气射流-紊流型燃烧室压缩比优化的试验研究

压缩比是发动机设计的重要参数之一，压缩比的提高能使发动机的动力性能和经济性能均得到改善。国外汽车实用的压缩比一般在８．５～９．０左右，相比之下国产汽油机压缩比仍然较低。由于受到爆燃的限制，现代汽油机压缩比的提高是建立在提高燃料辛烷值和改进燃烧室设计的基础上，当燃料辛烷值一定时，提高火焰传播速率、组织稀燃是防止爆燃、提高压缩比的有效途径。对于以紧凑、高紊流、加快燃烧速度、组织稀薄气体燃烧为设计目的的挤气射流—紊流型燃烧室而言，其抗爆燃能力如何，是否具有推广应用价值，都有必要通过压缩比优化试验进行验…     

新型低NOx排放高温空气燃烧的数值研究

通过数值模拟对燃料射流环绕空气射流的五喷口高温空气燃烧的燃烧特性进行了研究.详细阐述了燃烧室内燃烧温度和燃烧组分的分布情况,并对NOx生成及其影响因素进行了分析.结果表明:燃烧室出口可燃物浓度低于0.1%,燃烧反应完全;燃烧反应主要发生在燃料射流包围的圆柱体内,沿射流方向,燃烧逐渐向空气射流方向扩大,燃烧过程缓慢,并在燃烧室后半段稳定燃烧;NOx主要在燃烧室的高温区域形成,降低燃烧室内高温区域的氧气浓度是抑制燃烧过程NOx生成的关键,在燃烧室入口附近,NOx的生成受燃料射流的入口温度影响较大.     

汽油机燃烧过程光纤传象高速摄影技术的研究

本文提出了一种新型的观测研究汽油机燃烧过程的有效方法—光纤传象高速摄影技术。作者采用自行研制的光纤传象内窥光学系统,与高速摄影机配合使用,在汽油机射流燃烧室内成功地拍摄到了射流燃烧室中燃烧过程序列照片,该装置安装、使用方便,只需把内窥摄影物镜拧入燃烧室内,无需改变发动机结构,不必拆卸气缸盖和其它零件。由高速影片上可以清楚地观察到电火花跳火后火焰核心形成及火焰发展传播过程,可以测算出着火延迟,火焰传播速度,燃烧持续时间等参数,为判断和改进燃烧过程提供了可靠的依据。     

采用射流燃烧技术改进伏尔加车用发动机的研究

本文首先简要综述汽油机的发展方向和射流燃烧技术的特点、工作原理，而后主要介绍了Ｘ４９２ＱＳ汽油机射流燃烧室     

模拟研究气体燃料发动机燃烧过程的快速压缩膨胀机

将研究柴油机和汽油机的快速压缩膨胀机进行改制，使之可模拟气体燃料发动机中的燃料工将该快速压缩膨胀机用于模拟沼气发动机燃料过程的研究。结果表明：该快速压缩膨胀机可较好地模拟发动机中的燃烧过程，并具有燃烧室结构，工况参数可调等优点。     

汽油机射流燃烧室内挤流运动的研究

本文介绍采用二维水模拟试验方法对汽油机射流燃烧室内流体运动的特征进行的研究,并与浴盆型燃烧室进行了比较,拍摄出流体的流谱照片。这项工作有助于确切了解在射流燃烧室内挤压产生的紊流情况。试验结果表明:由于射流燃烧室具有独特的结构,在挤流和逆挤流过程中,在燃烧室和主室内形成强烈的紊流运动,这对于提高汽油机的燃烧速度,实现高压缩比、大幅度地提高热效率和抑制爆燃是极为有利的。     

通过快速压缩膨胀装置来研究火花点火液化石油气发动机以提高其性能

为了模拟研究桑塔纳 JV4 81Q汽油机改装成汽油 / L PG两用燃料发动机后的燃烧 ,在快速压缩膨胀装置上采取改变点火时刻、混合气浓度、压缩比以及燃烧室形状等措施研究 L PG燃烧特性 ,然后将研究得出的改进措施应用在该两用燃料发动机的改装上。台架试验结果表明 ,采取上述措施后 ,发动机的输出功率得到了提高 ,排放性能得到了改善。     

5个待定系数的修正韦伯函数在发动机多火焰区燃烧模型中的应用

提出了含5个待定系数的修正韦伯函数，并应用多元非线性回归技术确定这些系数，模拟了具有双火焰区燃烧模式和稀燃－速燃特性的汽油机射流燃烧系统燃烧室中混合气的燃烧特性，从而成功地借助示功图分离出对分析整个燃烧过程至关重要的各火焰区中的质量燃烧率和火焰速比等参数，构成了实用的附有双火焰区的三区准维燃烧分析模型。应用实例表明，该函数与多区模型相结合，将在火花点火发动机燃烧模拟中具有强大生命力。     

用分层燃烧技术和火花塞布置改善排放性

为了使燃烧室内燃料充分燃烧,减少汽车污染物排放,改进燃烧室的结构设计,实现充分的稀薄燃烧是有效的手段.在燃烧室结构设计时,使燃料实现分层燃烧,对燃烧室配置合适的高能火花塞有利于实现燃烧室内混合气的理想点燃和理想燃烧.本文验证了分层燃烧,射流点火等技术在燃烧室的应用,可以有效减少氮氧化物的排放.     

柴油/天然气双燃料发动机燃烧过程数值模拟

通过建立三维计算流体动力学(CFD)柴油/天然气双燃料喷射模型,研究不同EGR率对高压直喷(HPDI)发动机燃烧和排放特性的影响.结果表明:高温区主要是由柴油引燃的天然气射流燃烧形成.另外,由于喷射的天然气与燃烧室边缘碰撞,高温区域被分成两个部分:一部分进入燃烧室凹坑区并形成顺时针旋转的滚流;另一部分进入挤流区与新鲜空气进一步混合燃烧.NO的形成区域与天然气射流中心线形成的高温区基本重合.在挤流区,由于燃料的氧化速率和停留时间有限,因而产生了较多的CO.此外,HPDI发动机的颗粒物(PM)形成区域与CO形成区域大致相同,这是由燃料的低氧化率造成的.随着EGR率增加,NO排放降低,而CO和PM排放随之增加.     

新型高压缩比稀混合气492QS车用汽油机燃烧特性与氧化氮排放的研究

对采用射流燃烧室的新型高压缩比稀混合气492QS车用汽油机，在单缸机实测示功图和NOx排放数据基础上，结合由新改进的多区燃烧分析模型经计算得到的燃烧放热率、已燃气体平均温度、NOx生成率等有关结果，分析了燃烧特性与NOx生成特性之间的关系。从而既为该燃烧系统的深入研究及推广应用提供了理论依据。又展示了在汽油机中较好地解决兼顾性能与NOx排放的一种技术途径。     

Vehicle driving cycle performance of the spark-less di-ji hydrogen engine

The paper describes coupled CFD combustion simulations and CAE engine performance computations to describe the operation over the full range of load and speed of an always lean burn, Direct Injection Jet Ignition (DI–JI) hydrogen engine. Jet ignition pre-chambers and direct injection are enablers of high efficiencies and load control by quantity of fuel injected. Towards the end of the compression stroke, a small quantity of hydrogen is injected within the spark-less pre-chamber of the DI–JI engine, where it mixes with the air entering from the main chamber and auto-ignites because of the high temperature of the hot glow plug. Then, jets of partially combusted hot gases enter the main chamber igniting there in the bulk, over multiple ignition points, lean stratified mixtures of air and fuel. Engine maps of brake specific fuel consumption vs. speed and brake mean effective pressure are computed first. CAE vehicle simulations are finally performed evaluating the fuel consumption over emission cycles of a vehicle equipped with this engine.     

TJ376QE二气门发动机稀薄燃烧的实验研究

汽油机燃烧稀混合气是降低有害尾气排放、燃油消耗率的有效途径。由于二气门发动机改变缸内气体流动比较困难,难以形成空气燃料浓度分布,因此目前国际上成功的稀燃发动机均为四气门结构。为增强其涡流和滚流运动,对二气门的TJ37GQE汽油机进气系统进行了改造,随后强烈的空气运动结果表明其有利于组织空气和燃料在缸内的浓度分布,从而为在二气门汽油机上实现稀薄燃烧打下基础;通过采用二次燃油喷射技术,在缸内形成准均质分层混合气,成功地在二气门汽油机上实现了稀薄燃烧。     

Experimental study of stratified lean burn characteristics on a dual injection gasoline engine

Due to increasingly stringent fuel consumption and emission regulation, improving thermal efficiency and reducing particulate matter emissions are two main issues for next generation gasoline engine. Lean burn mode could greatly reduce pumping loss and decrease the fuel consumption of gasoline engines, although the burning rate is decreased by higher diluted intake air. In this study, dual injection stratified combustion mode is used to accelerate the burning rate of lean burn by increasing the fuel concentration near the spark plug. The effects of engine control parameters such as the excess air coefficient (Lambda), direct injection (DI) ratio, spark interval with DI, and DI timing on combustion, fuel consumption, gaseous emissions, and particulate emissions of a dual injection gasoline engine are studied. It is shown that the lean burn limit can be extended to Lambda= 1.8 with a low compression ratio of 10, while the fuel consumption can be obviously improved at Lambda= 1.4. There exists a spark window for dual injection stratified lean burn mode, in which the spark timing has a weak effect on combustion. With optimization of the control parameters, the brake specific fuel consumption (BSFC) decreases 9.05% more than that of original stoichiometric combustion with DI as 2 bar brake mean effective pressure (BMEP) at a 2000 r/min engine speed. The NO_x emissions before three-way catalyst (TWC) are 71.31% lower than that of the original engine while the particle number (PN) is 81.45% lower than the original engine. The dual injection stratified lean burn has a wide range of applications which can effectively reduce fuel consumption and particulate emissions. The BSFC reduction rate is higher than 5% and the PN reduction rate is more than 50% with the speed lower than 2400 r/min and the load lower than 5 bar.     

满足国-IV排放的电控稀燃天然气发动机燃烧系统开发

针对电控单点喷射稀燃天然气发动机燃烧系统进行了开发研究.在原柴油机上加装了电控系统、天然气供气系统和点火系统,并对燃烧室结构和凸轮轴参数进行了优化设计,以适应稀燃天然气发动机的要求.研究了燃烧室形状、压缩比和凸轮轴型线、配气相位对天然气发动机性能和排放的影响,确定了最终的匹配方案.结果表明:采用优化设计的无气门重叠角凸轮轴和压缩比为11的直口碗形燃烧室,所开发的天然气发动机具有良好的动力性、经济性,安装氧化型后处理器的排放结果达到国-IV排放法规要求.     

主动预燃室式直喷汽油机稀薄燃烧性能研究

为明晰不同点火方式对汽油机稀薄燃烧特性的影响规律,在一款排量为0.5L的研究型单缸机上试验研究了传统火花塞和主动预燃室两种不同点火方式下发动机燃烧及排放特性,探索主动预燃室拓展稀薄燃烧极限的多种影响因素。研究结果表明,稀薄燃烧可有效降低油耗,提高发动机热效率。传统点火线圈的稀燃极限处于过量空气系数1.5附近,最高指示热效率为45.0%,而采用主动预燃室系统后,稀燃极限可进一步拓展,过量空气系数可达2.0,指示热效率提升至46.5%,氮氧化物排放比采用传统火花塞点火技术时降低约88%;主动预燃室匹配高压缩比14.80的燃烧系统,可进一步拓展稀燃极限至过量空气系数2.1,指示热效率可达48.0%,氮氧化物排放继续降低,在过量空气系数采用2.1时NOx排放最低可达58×10-6。     

火花点火发动机碗形燃烧室的设计与研究

本文介绍了在同一台单缸汽油试验机上分别采用浴盆形和压缩比不同的碗形燃烧室进行动力性、经济性、排放指标和燃烧过程分析的对比试验研究。结果表明，采用碗形燃烧室，发动机的总燃烧期缩短，循环变动下降，适合采用较高的压缩比。在排放指标大致相当的条件下，动力性改善，节油效果达１０％以上，具有良好的实际应用价值。在国产汽车发动机向小缸径、高转速、高压缩比的方向发展时，采用碗形燃烧室将会取得良好的效果     

利用快速压缩膨胀机研究火花点火LPG发动机的燃烧过程

利用快速压缩膨胀机对火花点火LPG发动机的燃烧过程进行了模拟与测量，分析了混合气浓度，点火提前角，压缩比以及燃烧室形状等对LPG燃烧过程的影响，可供汽油机改装成汽油／LPG双燃料发动机的参考。