天然气缸内直喷发动机燃烧循环变动特性研究

开展了天然气高压缸内直喷发动机的燃烧循环变动特性研究。研究结果表明,小当量比工况下(<0.4),会出现失火循环和部分燃烧循环,平均指示压力pmi值低,pmi的循环变动系数大,大当量比工况下pmi的循环变动系数小。最高气缸压力高的循环燃烧速率快、燃烧过程的等容度好。最高气缸压力与其对应的曲轴转角之间、最高气缸压力升高率与其对应的曲轴转角之间、最高气缸压力和pmi之间都存在着一定关系。最高气缸压力与火焰发展期、快速燃烧期也存在很好的对应关系。高的最高气缸压力对应着短的火焰发展期和短的快速燃烧期。循环的累积放热量越大则pmi越大,pmi的大小与累积放热量的大小存在对应关系。     

火花点火发动机燃用天然气掺氢混合燃料循环变动研究

在火花点火天然气发动机上开展了不同掺氢比天然气掺氢混合燃料(氢气在混合燃料中的体积分数为0%、12%、23%、30%和40%)循环变动的试验研究,试验工况点对应于发动机中低负荷.分析了掺混氢气对天然气发动机循环变动的影响.研究结果表明:在稀燃条件下,随着掺氧比的增加,缸内最高压力、最大压力升高率以及平均指示压力均增加.随着掺氢比增加,缸内最高压力与其对应的曲轴转角之间和最大压力升高率与其对应的曲轴转角之间的相关性更强.在化学计量比或浓燃时,掺混氢气可以维持平均指示压力的循环变动系数在较低的水平.在稀燃时,平均指示压力的循环变动系数随掺氢比增加而降低.平均指示压力的循环变动系数达到10%所对应的过量空气系数随掺氢比增加而增加,表明天然气掺混氢气扩展了天然气发动机的稳定稀燃极限.     

利用快速压缩装置研究天然气直喷燃烧循环变动

利用快速压缩装置研究了天然气直喷燃烧循环变动，研究结果表明：借助于分层燃烧和由燃料喷射的湍流引发的快速火焰传播，天然气直喷燃烧在小当量比条件下能实现良好的燃烧稳定性，低的压力峰值循环变动，低的压力升高率峰值循环变动和低的燃烧放热率峰值循环变动，研究发现燃烧期和燃烧产物的循环变动。CO和未燃碳氢的循环变动依赖于后续燃烧期的循环变动，NOx的循环变动依赖于快速燃烧期的循环变动。在燃烧最佳喷射条件下，天然气直喷燃烧的循环变动随当量比的变化并不敏感。     

发动机燃用天然气掺二氧化碳混合燃料的循环变动试验研究

在一台单缸火花点火发动机上开展了燃用不同组分配比的天然气掺二氧化碳混合气体燃烧循环变动的试验研究.研究结果表明:随着混合气中二氧化碳体积比的增加,燃烧稳定性下降,发动机循环中出现部分燃烧和失火等不正常燃烧现象.通过分析最高缸压和其对应曲轴转角的关系、平均指示压力与最高缸压对应曲轴转角的关系以及平均指示压力和最高缸压的关系等,考察了发动机快速燃烧循环与慢速燃烧循环在特征参数之间关系中的发展规律,混合气中二氧化碳体积比的增加,燃烧放热变慢,导致平均指示压力的循环变动系数增大.     

火花点火天然气掺氢发动机结合EGR时的循环变动规律

在火花点火式天然气掺氢发动机上,开展天然气掺氢结合EGR时发动机循环变动的试验研究,分析了不同EGR率和掺氢比时发动机燃烧循环变动规律.结果表明,对于给定的燃料,随EGR率的增加,缸内最高压力和最大压力升高率下降,循环变动增加,缸内最高压力和最大压力升高率与其对应的曲轴转角之间的相关性减弱.平均指示压力下降且分布趋于分...     

直喷式发动机燃用天然气掺氢混合燃料放热规律与燃烧特征参数分析

研究了直喷发动机燃用天然气掺氢混合燃料的放热规律与燃烧特征参数,研究结果表明:随着混合燃料中氢气体积分数的增加,中、低负荷发动机有效热效率增加,大负荷下有效热效率高且基本上不随氢气体积分数变化;随着氢气体积分数的增加,混合燃料放热率曲线相位提前,快速燃烧期缩短,放热率增加,此现象在低转速工况下更为明显,表明气流速度较低时掺氢对提高混合燃料燃烧速率作用明显;缸内最高燃气平均温度、最大压力升高率和最大放热速率随氢气体积分数增加而增加.     

不同点火时刻下天然气掺氢缸内直喷发动机燃烧与排放特性

在缸内直喷火花点火发动机上开展了天然气掺混0％-18％氢气的混合燃料不同点火时刻下的试验研究。结果表明：对于给定的喷射时刻和喷射持续期,点火时刻对发动机性能、燃烧和排放有较大影响,喷射结束时刻与点火时刻的间隔对直喷天然气发动机极为重要,喷射结束时刻与点火时刻的间隔缩短时,混合气分层程度高,燃烧速率快,热效率高。最大放热率等燃烧特征参数随点火时刻的提前而增加。HC排放随点火时刻的提前而下降,CO2和NOx排放随点火时刻的提前而增加,NOx排放的增加在大点火提前角下更明显。掺氢可降低HC排放,对CO和CO2排放影响不大。掺氢量大于10％时可提高天然气发动机热效率。     

直喷式天然气发动机不同压缩比下燃烧循环变动规律

开展了不同压缩比下天然气直喷发动机燃烧循环变动特性研究.结果表明,低压缩比(ε=8),会出现部分燃烧循环,平均指示压力小,循环变动系数大.随着压缩比的增加,平均指示压力循环变动减小.压缩比大于12后,大负荷工况时发动机出现轻微爆燃,燃烧循环变动增加.平均指示压力反映出的燃烧循环变动比缸内最大压力反映出的循环变动效果更明...     

小型直喷柴油机循环变动的蒙特卡因模拟

本文主要研究采用低涡流进气，浅ω型燃烧系统SD2100直喷柴油机的循环变动，并对最高燃烧压力Pz及影响因素－最高燃烧压力相应曲轴用ψA，针阀升程对应的θL的循环变动作了相关分析。用蒙特卡罗方法对最高燃烧压力的循环变动进行统计分析，确定其分布类型，建立随机分布模型，选取性能优良的伪随机数，模拟最高燃烧压力循环变动和相关因素的变化过程。     

沼气掺氢发动机燃烧稳定性试验

在一台单缸火花点火发动机上开展了燃用不同组分配比的沼气模拟气体的掺氢混合气的燃烧稳定性试验研究.研究结果表明:在15%～35%的掺氢比范嗣内,随着混合气中掺氢比的增加,发动机循环变动变小,燃烧稳定性提高.掺氢导致平均指示压力的循环变动系数减小,燃烧放热率加快,火焰发展期缩短.其中35%掺氢比的混合气比15%掺氢比的混合...     

模拟沼气发动机掺氢燃烧的试验研究

在一台改装的单缸柴油机上进行了模拟沼气掺氢燃烧的试验。模拟沼气由天然气含量为50%～80%,CO2含量为20%～50%组成,掺烧氢气的比例为10%～40%。结果表明,随着模拟沼气中CO2比例的增加,发动机动力性降低,排放污染物中CO和NOx排放减少,但HC排放增加。适当增加模拟沼气发动机的掺氢比例,发动机缸内最高压力和最大转矩升高,过多的掺氢比例会降低发动机的动力性。排放污染物中随着掺氢比例的增加,CO排放增多,HC排放减少,NOx排放量与模拟沼气中CO2的比例有关。     

点燃式氨氢燃料发动机燃烧与排放模拟研究

通过三维数值仿真方法研究了化学当量比下掺氢比和点火时刻对点燃式氨氢燃料发动机燃烧与排放的影响。结果表明,增加掺氢比可加速火焰传播,缩短燃烧持续期,提高缸内压力和温度峰值。随着掺氢比增加,未燃氨和N₂O排放减少,燃料型和热力型NO生成增多。点火时刻的适当提前可有效改善燃烧特性,平衡NO、N₂O和未燃氨的排放。随着点火时刻的推迟,NO排放减少,N₂O和未燃氨排放呈相反趋势。然而,过于推迟点火会造成较多未燃氨排放,导致放热不完全,指示热效率下降。     

柴油/二甲氧基甲烷混合燃料喷雾特性的研究

开展了柴油/二甲氧基甲烷(DMM)混合燃料喷雾特性的研究。研究结果表明,在相同环境压力和喷嘴直径下,随着燃料中二甲氧基甲烷掺混比例的增加,喷雾锥角增大,贯穿距离减小;环境压力的增加使得燃油喷雾锥角增大,贯穿距离度减小。对于不同燃油,喷雾锥角与环境压力均呈现θ∝p0a.15的关系;随着喷孔直径增加,喷雾锥角增大,贯穿距离增长;在非破碎段区间内各种燃料的贯穿距离与时间均成正比关系;在破碎段区间内贯穿距离与时间呈现s∝tn关系,对于柴油n=0.6,而且随着DMM含量的增加n值逐渐减小,直至纯DMM时n=0.5。     

定容燃烧弹内湍流特性的研究

在对定容燃烧弹内的湍流进行循环分辨分析的基础上 ,计算了湍流的强度、自相关系数、标准一维能谱密度以及泰勒微观时间尺度。同时研究了传统集平均湍流研究方法和循环分辨分析法两者具有较大偏差的根源 ,从频率成分和尺度大小两方面刻画了湍流脉动与集平均脉动之间的区别和联系。通过比较不同“时窗”宽度和不同“相关窗”宽度条件下计算出的湍流能谱、自相关系数等湍流参数 ,找到了“时窗”和“相关窗”各自比较合适的折中值。