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。     

喷油定时对汽/柴油混合燃料燃烧影响的可视化研究

通过一台光学发动机,利用高速摄影技术,对纯柴油和汽油体积掺混比为60%汽/柴油混合燃料(G 60)在不同喷油定时下进行了燃烧特性试验.结果表明:G 0和G 60燃料均呈单峰放热规律;与纯柴油相比,G 60燃料最高燃烧压力pmax对喷油定时变化更为敏感.随着喷油定时提前,纯柴油和G 60燃料的滞燃期呈线性增大,着火时刻逐渐提前,着火点分布于视窗边沿,G 60燃烧图像中高亮火焰面积逐渐减少,柴油扩散燃烧比例降低,累计放热量为5%(CA 5)至累计放热量为50%(CA 50)对应燃烧持续期逐渐缩短.相对于柴油,G 60燃料滞燃期延长,着火时刻滞后,在稀燃状况下,CA 5至CA 50的燃烧持续期延长.     

直喷柴油机燃用生物柴油/柴油混合燃料适应性研究

在AVL标准试验台架上研究了掺混不同比例生物柴油混合燃料对DW10TD四缸电控柴油机动力性、经济性及排放性的影响.研究结果表明,发动机在不作任何改动的前提下,可实现稳定运转;发动机燃用B10的动力与原柴油机相当,燃用B20,B30时动力与燃用B0时相比下降幅度在3%以内.随着柴油中生物柴油添加比例的增大,发动机有效燃油消耗率增大,但发动机燃烧有效热效率有所改善.发动机燃用掺混生物柴油混合燃料对发动机碳烟排放有显著的改善作用;CO和NOx排放在中小负荷与原柴油机相当,大负荷时CO排放随着混合燃料中生物柴油添加比例的增高而减少,而NOx排放则随着生物柴油添加比例的增大而升高;THC排放在中小负荷随着生物柴油添加比例升高而下降.大负荷下燃用各种燃料THC排放基本相当.     

直喷式柴油机燃用生物柴油燃烧特性的研究

研究了柴油机燃用0#柴油和生物柴油的燃烧放热规律。通过对燃烧特征参数的计算分析,发现生物柴油的燃烧始点有所提前,滞燃期缩短;燃烧初期放热尖峰出现时刻对应的曲轴转角有所提前,瞬时放热率峰值下降;燃烧持续期延长。同时还比较了柴油机燃用生物柴油和0#柴油的经济性和排放特性,发现燃油消耗率上升12％左右,而各种排放污染物除NOx略有上升外,CO、HC和颗粒物(PM)均显著下降。     

基于光学发动机的柴油/聚甲氧基二甲醚引燃乙醇对比研究北大核心CSCD

为了改善内燃机燃烧与排放,探究反应活性控制压燃(reactivity controlled compression ignition,RCCI)燃烧规律,在一台轻型光学发动机上对比了缸内分别直喷柴油和聚甲氧基二甲醚(polyoxymethylene dimethyl ethers,PODE)引燃进气道喷射乙醇的燃烧特性。通过调节缸内直喷的喷油时刻和喷油比例,对燃烧过程进行了可视化试验分析。结果表明:随喷油时刻不断推迟,缸内燃烧压力与放热率呈现先增后减的趋势,喷油时刻在上止点前20°时燃烧效果最好。随着缸内直喷燃油比例的增加,每循环燃烧压力峰值和放热率峰值不断增加,燃烧相位提前,燃烧更充分。利用高速成像技术获得的图片结果显示:两种引燃模式下火焰均发生于近壁区域并向四周扩散。火焰亮度最高和面积最大的时刻出现在燃烧始点附近。PODE引燃乙醇时火焰场中无曝光区域而柴油引燃乙醇时存在较多曝光区。PODE/乙醇燃料组合相对于柴油/乙醇燃料组合的缸压和放热率峰值更高,滞燃期和燃烧持续期更短,燃烧效率更高,碳烟生成量更少。     

改装直喷式柴油机中生物柴油喷雾燃烧过程试验研究

利用可视化装置,分析比较了直喷式柴油机燃用生物柴油与常规柴油的喷雾燃烧过程.研究结果表明:生物柴油的喷油时刻较早,着火时刻提前,着火滞燃期缩短,在早期预混燃烧阶段的燃烧速度大于柴油,而在扩散燃烧阶段的燃烧速度比柴油低.通过分析燃料性质、转速和喷油压力这3种因素对生物柴油燃料喷雾燃烧过程的影响,从而得出影响规律为:混合燃料喷油始点、着火时刻均有所提前,滞燃期变短,B5混合燃料的最高燃烧压力最高且出现稍早;生物柴油在高转速工况时的燃烧速度大,且最高燃烧压力也略高;随着喷油压力的提高,滞燃期缩短,燃烧持续期相应缩短,最高燃烧压力升高.     

加氢催化生物柴油喷雾燃烧及碳烟的试验

针对一种新型的大分子烷烃、不含氧的加氢催化生物柴油,基于先进的光学测试平台,在定容燃烧弹上、3种不同温度下开展了燃烧条件下该生物柴油的喷雾特性、燃烧特性以及碳烟生成特性的可视化研究.试验结果表明:随着加氢催化生物柴油掺混比例的增加,喷雾液相长度、着火延迟期和火焰浮起长度均呈现减小的趋势.对比50%,柴油和50%,加氢催化生物柴油的混合燃油(HB50)与柴油的碳烟生成特性发现,HB50碳烟的初始位置和初始时刻相对提前,并且在可视化区域内,碳烟的生成区域减小,碳烟的生成质量却增大.     

空气分级燃烧下NO_x生成特性的研究

利用数值模拟方法对空气分级燃烧下NOx的生成特性进行了研究,分析了燃烧器附近局部区域和炉膛整体区域NOx的反应速率,得到了不同燃尽风率下NOx的生成特性.结果表明:NOx主要产生于燃烧初期,当燃料与O2混合不充分时会发生NOx的还原反应;从炉膛整体来看,燃料型NOx的生成速率明显大于热力型NOx,主燃区和燃尽区均生成燃料型NOx,而热力型NOx几乎只在温度很高的主燃区生成,且对O2体积分数的敏感性弱于燃料型NOx;主燃区和燃尽区NOx反应速率的主要控制因素分别为O2体积分数和焦炭燃烧速率;燃尽风率增大,主燃区NOx生成速率和生成区域减小,还原区域增大,NOx排放质量浓度明显减小.     

低氮改造对四角切圆锅炉NO_x生成特性的影响

对某300 MW四角切圆锅炉低氮改造前后NOx的生成特性进行了数值计算,分析了低氮改造对NOx生成特性的影响.结果表明:原有双通道自稳燃型燃烧器稳燃腔的设计明显加速了热力型NOx的生成;新型水平浓淡燃烧器浓侧和淡侧煤粉均处于偏离化学当量比条件下燃烧,喷口附近火焰温度明显降低,有利于控制热力型NOx的生成,缺氧燃烧降低了煤粉的燃烧效率,冷灰斗区域及三次风以上区域燃料型NOx的生成速率有所增大.     

氨–柴油双燃料发动机燃烧的光学诊断研究

为了解决氨燃料在发动机中燃烧不稳定的问题,通过开展氨–柴油双燃料发动机燃烧过程的光学诊断研究,以获得柴油引燃氨的燃烧及火焰发展特性,研究了不同氨替代率及不同柴油喷射时刻对氨–柴油双燃料缸内燃烧和火焰发展特性的影响。结果表明：随着氨替代率的增加,缸压和放热率峰值先增加后减小,燃烧相位不断后移,滞燃期和燃烧持续期延长,70%和80%氨替代率下放热率峰值相比40%氨替代率降低了41.7%和58.8%。随氨替代率增加,火焰光强和火焰面积均逐渐减小,氨替代率为80%时,火焰向燃烧室中心的扩散燃烧速度变慢,火焰面积峰值为612.5 mm²,占燃烧室总面积约19%,燃烧表现较差;随着柴油喷射时刻的不断推迟,缸压和放热率峰值先增加后减小,燃烧相位不断后移,燃烧持续期先减小后增加,火焰光强和火焰面积均先增加后减小。-25°喷射时刻缸压和放热率峰值分别为4.28 MPa和115.4 J/（°）,相比其他时刻具有较好的放热性能。与-20°喷射时刻相比火焰光强和火焰面积分别增加了15%和42.5%,此时燃烧室中心未燃区域最小,对氨有较好的引燃效果。     

生物柴油碳烟特性的可视化研究

在1台光学可视化发动机上,采用高速摄影法,对不同掺混比例的柴油/生物柴油混合燃料进行研究,获取缸内燃烧火焰图像,通过双色法得到表征缸内碳烟总体分布的KL因子,分析了生物柴油对缸内燃烧过程和碳烟生成特性的影响.研究结果表明,随着生物柴油掺入比例的增加,最高燃烧压力逐渐降低,滞燃期相对延长,燃烧持续期缩短,火焰的亮度和分布面积都随之下降.KL因子的最高浓度降低,碳烟较浓的分布区域减小,碳烟的氧化进程加快.     

汽油机双焰区准维燃烧分析模型

本文针对具有双火焰区燃烧方式的汽油机射流燃烧过程提出了准维分析模型.本模型不仅可以计算出燃烧放热率,燃气平均温度,NO生成规律,还可提供各火焰区的紊流燃烧速度、紊流传播速度和火焰速比等重要参数.计算结果表明,运用本模型可成功地对双焰区汽油机射流燃烧过程进行多方面的综合研究.     

Numerical simulation of the interaction between shock train and combustion in three-dimensional M12-02 scramjet model

The characteristics of combustion flow fields and performance for hypersonic M12-02 scramjet were numerically simulated and analyzed. The compressible two-equation k-w SST turbulence model was employed for the turbulence model and the 9-species, 27-reaction-step hydrogen-air reaction mechanism was used as the reaction kinetics model. The numerical method was verified and a good agreement was obtained between the results of the numerical simulations and the experimental data. The results showed that shock waves from the upper and lower walls respectively crossed with each other near the central axis, forming a ‘diamond’ shape in the high-temperature combustion region. Compared to the conventional scramjet engine, most of the fuel reaction was in pure supersonic combustion mode for this hypersonic scramjet engine. Changes in the distribution of fuel on the upper and lower walls could have an appreciable impact on the combustion flow field. Average fuel distribution between upper and lower walls is benefit for combustion enhancement while the heat transfer in the corner of the side wall is severe and should be avoided during operation. The flame investigation showed that it cannot automatically predict the flame surface temperature in advance only based on the equivalence ratio Φ according to diffusion combustion theory. Compared to Φ = 1.0 condition, the flame surface temperature for Φ = 0.8 condition is higher as the complicated interaction between shock waves and combustion, which makes the local air temperature and mixing extent in flame surface is more appropriate. However, in terms of the overall engine performance, the Φ = 1.0 condition has the better combustion efficiency along the whole flow path.     

缸内涡流比对冷起动燃烧火焰的影响探究

针对汽油发动机冷起动存在的燃烧不稳定、燃烧效率低的问题,基于单缸可视化发动机在冷起动工况下调节进气涡流,通过分析缸内燃烧火焰特性来探究增强进气涡流对发动机循环波动及输出功率的影响。试验所用发动机为单缸四气门(两进两出)缸内直喷汽油机,其中一个进气道加装有涡流控制阀,通过将一个进气道关闭或者开启来改变缸内涡流的强度。利用高速相机从活塞上的光学通道得到发动机缸内的火焰传播图像,并计算火焰传播面积,提取火焰边界,获取火焰中心速度及火焰扩散速度等信息,同时也利用燃烧分析仪对缸内压力、燃烧放热率等特性进行同步测量和记录,通过多角度的对比和分析揭示缸内燃烧状况与发动机宏观性能的相关联系,有效地发掘了在不同涡流强度下缸内火焰的传播特征。研究结果从缸内燃烧火焰的角度解释了提高涡流比能够很好地提高冷起动的燃烧稳定性,促进发动机缸内燃烧。研究表明,早期火核分布越集中,波动越小,后期循环波动就越小。试验结果还表明,由缸压计算的瞬时放热率与火焰面积存在很好的线性关系。     

燃油性质与喷油参数对陶瓷隔热复合机燃烧过程的影响

摘要在定容燃烧装置与B1135型单缸机上,对陶瓷隔热复合机的燃烧过程进行了试验研究.结果表明,由于陶瓷隅热复合机的压缩终点温度和压力很高,使滞燃期过短,空气粘度高,着火点在喷油嘴孔口附近,初期火焰横贯喷注,使空气与燃油混合条件差,因而仍沿用常规发动机燃烧系统参数时,燃烧过程恶化、燃油消耗率上升.采用减小喷油嘴孔径、增多喷孔数以改善空气与燃油的混合条件,以及采用低16烷值、低粘度燃油以获得滞燃期加长、着火点远离孔端等措施.对改善陶瓷隔热复合机燃烧过程具有良好的效果.     

柴油温度对燃烧火焰温度和碳烟生成的影响

通过定容燃烧弹,采用双色法研究不同柴油温度对冷起动过程中燃烧火焰温度和碳烟生成特性的影响,获取缸内燃烧火焰温度分布和表征碳烟分布的KL因子.结果表明:在喷油后3.5 ～ 6.0 ms的燃烧稳定时期,柴油温度为40℃的火焰中大于2 200 K的区域约占60％,柴油温度为20℃的火焰中大于2 200 K的区域约占55％,柴...     

Combustion characteristics of CI engine fueled with WCO biodiesel/diesel blends at different compression ratios and EGR

The present study investigated the effect of compression ratio (CR) with the use of exhaust gas recirculation (EGR) technology on the performance of combustion characteristics at different CRs and engine loads; the brake thermal efficiency (BTE), specific fuel consumption (SFC), volumetric efficiency (VOL.EFF), exhaust gas temperature, carbon dioxide emission (CO₂), hydrocarbons (HC), nitrogen oxides (NOx), and oxygen content (O₂). The single-cylinder, four-stroke compression ignition engine was run on a mixture of diesel and biodiesel prepared from Iraqi waste cooking oil at (B0, B10, B20, and B30). A comparison has been achieved for these combustion characteristics at different blends, load, and CRs (14.5, 15.5, and 16.5) at 1500 rpm constant engine speed. The transesterification process is used to produce biodiesel and ASTM standards have been used to determine the physical and chemical properties of biodiesel and compare them to net diesel fuel. The preliminary conducting tests indicated that engine performance and emissions improved with the B20 mixture. Experimental test results showed an increase in BTE when CR increased by 17% and SFC increased by 23%. It also found a higher VOL.EFF by 6% at higher pressure ratios. A continuous decrease in BTE values and an increase in SFC were sustained when the percentage of biodiesel in the mixture was increased. Emissions of carbon dioxide, HC, and NOx increased by 12%, 50%, and 40%, respectively, as CR reached high values. NOx increased with the addition of biodiesel to 35%, which necessitated the use of EGR technology at rates of 5% and 10%. The results indicated that the best results were obtained in the case of running the engine with a mixing ratio of B20 with the addition of 10% EGR, NOx decreased by 47% against a slight increase in other emissions.     

进气氮气含量对柴油机混合气形成与燃烧过程的影响

在一台可以拍摄气缸内混合气形成和燃烧过程的发动机上，用高速摄像机研究了进气中加入不同浓度的氮气（N2）后柴油机的油束发展，混合气形成，着火以及燃烧过程， 同时还采用三基色法对高速摄像机拍摄的燃烧火焰的照片进行了温度场分布的计算分析。拍摄的图像和计算结果表明，加入了不同比例的N2，对燃油束的雾化及混合气的形成过程没有影响，对滞燃期的影响也不大，但对火焰的燃烧最高温度和燃烧室的平均温度降低影响很大。N2的加入量越大，燃烧温度下降越多，燃烧过程结束的也就越早。     

进气中氮气的体积分数对柴油机着火与燃烧影响的研究

在一台可以拍摄缸内混合气形成和燃烧过程的发动机上，用高速摄像机研究了在进气加入不同体积分数的N2后柴油机的油束发展，混合气形成，着火以及燃烧过程，同时还采用了三基色法对高速摄像机拍摄出的燃烧火焰的照片进行了温度场分布的计算分析，拍摄的图像和计算结果表明，加入N2后，对燃油束的喷雾及混合气体形成过程没有影响，对着火滞燃期的影响也不大，但对火焰的燃烧最高温度和燃烧室的平均温度影响很大，N2的加入量越大，燃烧温度下降越多，燃烧过程的结束也就越早。     

共轨柴油机燃用不同配比生物柴油的性能与排放特性

对某共轨柴油机燃用石化柴油、生物柴油及其混合燃料的动力性、经济性和排放特性进行了研究.在未对原机做任何改动的情况下,分别燃用了0%、5%、10%、20%和100%的5种不同体积配比的餐饮废油制生物柴油与石化柴油的混合燃料,分析比较了不同生物柴油配比对发动机功率、燃油消耗率,以及CO、HC、NO_x和烟度排放的影响.研究表明:共轨柴油机燃用生物柴油与石化柴油混合燃料后,功率略有下降,燃油消耗率有所上升;烟度、CO和HC排放减少,且随着生物柴油掺混比例的升高而降低;NO_x排放上升,且随着生物柴油掺混比例的升高而增加.