激光剪切干涉高速摄影技术在火花点火发动机燃烧过程中的应用研究

将激光剪切干涉高速摄影技术用于火花点火发动机燃烧过程的研究,拍摄到发动机整个燃烧室内火焰的连续剪切干涉图象.通过图象处理,定量得到燃烧过程中不同曲轴转角时的气缸内温度场,精度较高.     

用剪切干涉高速摄影法测量内燃机缸内温度场的实验研究

建立了一套用于火花点火发动机缸内燃烧研究的剪切干涉及高速摄影实验装置。利用图像处理系统对拍摄到的燃烧干涉图像进行处理 ,可以定量得到燃烧过程气缸内的温度场 ,并可估算出火焰传播速度。从温度场可以看出 ,在燃烧过程中缸内大致可以分为 3个区域 ,即已燃区、未燃区和燃烧区。燃烧区的温度最高 ,温度梯度大 ;已燃区的温度次之 ,梯度较小 ;未燃区的温度最低 ,但梯度较大。在燃烧过程中 ,缸内的火焰面以近似球面向未燃区推进 ,火焰传播速度开始较小 ,随着燃烧过程的进行而迅速增大 ,达到一最大值后 ,逐渐减小 ,直至燃遍整个燃烧室。剪切量是影响缸内燃烧温度测量精度的一个重要因素 :剪切量大 ,则干涉条纹密集 ,测量精度高 ,但图像处理工作量大 ,适用于温度梯度大的温度场的测量 ;剪切量小则相反。     

内燃机燃烧压力振荡对燃烧过程影响的模拟研究

结合可视化发动机、高速摄影和激光剪切干涉测量设备拍摄的燃烧过程照片和获得的燃烧二维温度场,建立了燃烧室空腔模型,并将空腔声学模型划分为未燃区和已燃区,通过空腔声模态和瞬态响应研究,获得了燃烧室空腔在多点激励下的声场变化情况,结果表明,燃烧室空腔在多点激励下在未燃区产生局部压力集中现象,燃烧压力振荡可能是引起燃烧过程未燃区出现局部自燃现象的根本原因。     

某款当量燃烧天然气发动机活塞设计

分析了天然气发动机的燃烧特点及影响燃烧的活塞参数,对比了活塞燃烧室形状对气缸内流动的影响.针对某一款天然气发动机介绍了不同方案的活塞设计过程,并搭建台架对3种活塞方案进行对比,活塞方案确认后对发动机燃烧性能和活塞可靠性进行了确认.     

燃烧室结构对微型摆式发动机燃烧过程影响的数值模拟

基于Fluent-CFD软件建立了摆臂自由运动条件下的微型摆式发动机内燃烧过程三维动态网格数值模型，采用正丁烷氧化一步反应机理模拟了三种内径的燃烧室内流动与燃烧过程，考察了燃烧室内径对系统性能的影响。结果表明：增大内径可以减小燃烧室底部区域燃料残留，促进燃烧更快完成，提高燃烧室内的峰值压力和缩短峰值出现时间，有利于提高发动机的输出功、功率密度和效率。     

燃烧温度测量的剪切干涉法

本文提出的测量燃烧气体温度的剪切干涉法,可测得全场温度分布,具有光路简单、对外界振动不敏感等特点。数据可由摄像机采集、计算机自动处理。     

缸内直喷CNG发动机喷射方向对燃烧过程影响模拟研究

燃烧过程是决定发动机性能的关键因素之一,应用CFD软件分析研究天然气喷射方向对一台缸内直喷CNG发动机燃烧过程及排放的影响。结果表明,不同的喷射方向决定了混合气在气缸内的浓度分布。在所模拟工况下,存在一个最佳的喷射方向,此时平均指示压力高,发动机的性能较好。     

缸内直喷汽油机SI-HCCI-SI燃烧模式切换的研究

双燃烧模式是车用均质混合气压缩着火（HCCI）发动机理想的运行策略,即在中小负荷下使用HCCI燃烧模式,而在大负荷和高转速下过渡到传统的火花点火（SI）燃烧或柴油机燃烧模式运行。采用可变配气和缸内直喷技术,在一个发动机循环内改变配气策略和喷油策略,实现从SI模式所要求的常规火花点火配气相位向HCCI模式要求的负阀重叠配气相位的跳变,配合缸内直喷策略的调整,实现SI模式和HCCI模式间的切换。通过分步切换的策略,可以提高切换过程的稳定性。燃烧模式切换可在一个发动机工作循环内完成,切换过程平稳迅速可靠,无失火和爆震等异常燃烧现象的发生。     

燃烧室内实时激光全息干涉测温技术研究

本文研究了内燃机燃烧室内温度场测量中的实时激光全息干涉方法,对实时激光全息干涉测温技术进行了详细的理论分析,论述了测量光路布置上的特点,解决了全息图精确复位这一技术难题,导出了全息图反演计算公式,测量出内燃机模型燃烧室内的温度场并分析了测量结果,为深入研究内燃机燃烧室内温度场的变化过程提供了基础。     

基于并行计算的二次喷射式HCCI汽油机的三维数值模拟

建立了缸内直喷HCCI汽油机带进、排气道的燃烧系统的三维工作过程循环数值模型,实现了HCCI发动机包括进气、压缩、燃烧、膨胀和排气工作过程的三维循环模拟并进行了验证.首先基于并行计算进行了不同当量比(负荷)工况下HCCI发动机缸内过程的对比分析,研究了负荷对HCCI发动机着火、燃烧和排放的影响.进而模拟了缸内直喷二次喷射的HCCI发动机循环工作过程,解析了HCCI发动机着火燃烧和排放过程,揭示了HCCI发动机缸内直喷二次喷射控制着火的规律.计算结果有助于对HCCI燃烧过程的深入理解,为HCCI发动机燃烧过程的优化提供了依据.     

耦合动力学的微发动机燃烧过程研究

基于丙烷燃烧化学动力学机理并考虑传热、漏气过程对微型自由活塞发动机均质充量压缩燃烧(HC-CI)过程进行数值模拟研究,结合Star-CD/Kinetics软件实现了自由活塞运动与燃烧过程耦合的计算方法,在此基础上,详细研究了不同参数下微型发动机燃烧过程压力、温度的变化规律,探讨了微发动机循环过程中传热损失和混合气泄漏对微尺度燃烧过程的影响,研究结果表明:当量比、压缩比和自由活塞频率显著影响微发动机燃烧过程,传热损失对微HCCI自由活塞发动机燃烧过程的影响不大,而混合气泄漏损失的影响比较明显.     

车用汽油机与柴油机燃烧过程的比较

车用发动机的燃烧过程是发动机的主要工作过程,其好坏直接影响着发动机动力性和经济性。本文就车用汽油机和柴油机燃烧过程所存在的差异作一讨论,正确认识二者之间差异,有助于我们正确地比较它们的工作性能,加深对燃烧过程的理解。     

点燃式CNG发动机燃烧系统的优化

在开发某CNG发动机的过程中,发动机出现了进气回火、排气放炮等性能不稳定现象.本文借助CFD软件模拟缸内流动与燃烧,对燃烧室结构进行了优化改进设计,对比了改进前后两种燃烧室内混合气燃烧和流动情况,分析造成两种燃烧室内燃烧差异的原因.通过分析对比湍动能、火焰传播与形成过程的差异诠释了原燃烧室产生回火放炮的原因.优化改进设计的燃烧室不仅有效解决了进气回火、排气放炮问题,还使发动机的转矩、功率比原来有所提高,同时燃料消耗率显著降低.     

柴油引燃天然气发动机燃烧模型的研究

分析了均质充气柴油引燃天然气发动机的燃烧过程，以简单的一步表观反应动力学概念的阿伦纽斯(Arrhenius)公式为基础，综合湍流对化学动力学的影响，提出了一个新的燃烧模型。通过试验对模型进行了验证。此外对双燃料发动机的燃烧过程进行了分析，发现了柴油引燃的天然气发动机燃烧过程具有两阶段特性，即：第一阶段以迅速扩展的均匀温度梯度区为主要特征，第二阶段呈现均质压燃的燃烧特征。分析结果表明，双燃料发动机的燃烧是有别于传统发动机燃烧和均质压燃燃烧的一种独特燃烧现象。     

缸内直喷汽油HCCI发动机瞬态特性的研究

通过缸内直喷两次喷射的方法,均质充量压缩着火(HCCI)燃烧在稳态工况下能够被有效地控制。对于瞬态工况,不仅要求对燃烧能够灵活控制,而且必须具有快速的响应特性。研究了HCCI发动机在转速和负荷发生改变时的瞬态特性。结果表明,在发动机转速改变时,HCCI燃烧具有自平衡特性。通过调节两段喷油比例,可以抵消由于诸如转速变动等工况变化引起的燃烧相位改变。同时改变喷油策略和循环供油量成功地实现了负荷的调节,调节过程在一个发动机循环内完成。通过优化负荷调节过程的中间喷油策略,可以进一步平滑动态过程,使燃烧波动得到抑制。发动机的响应特性显示,由负阀重叠(Negative Valve Overlap,NVO)实现的HCCI燃烧对部分边界调节不敏感,通过调节喷油策略能够提高HCCI燃烧的鲁棒性。     

汽油转子发动机燃烧过程模拟技术研究

建立了汽油转子发动机燃烧过程的数学模型;基于实验数据,考察了往复式汽油机湍流燃烧速率计算经验式在汽油转子发动机中应用的不适用性,并对其进行了修正;将建立的燃烧模型和修正后的湍流燃烧速率计算公式用于预测汽油转子发动机燃烧室内气体压力和平均指示压力,预测与测量结果基本吻合。结果表明：建立的汽油转子发动机燃烧过程数学模型和修正后的湍流燃烧速率计算公式准确,可用于汽油转子发动机性能模拟研究。     

天然气发动机单独进气预燃室研究

为了改善天然气发动机的燃烧过程和性能,在不对整个燃烧系统进行大的更改的前提下,开发了一种单独进气预燃室。该预燃室内在较高浓度混合气状态下,着火时产生的能量使主燃烧室内的燃料与空气迅速进行混合并快速充分地燃烧。试验结果表明,所设计的单独进气预燃室可加快燃烧速度,缩短燃烧周期,改善发动机性能,降低排放污染,具有推广应用价值。     

点燃式发动机燃用不同燃料的燃烧特性及循环变动

围绕点燃式发动机燃用汽油、LPG和CNG的燃烧特性及循环变动开展了研究.发动机在最大转矩工况运行,分别从压力参数方面及燃烧参数方面对循环变动进行了分析.结果表明,汽油的燃烧循环变动系数最小,LPG燃烧过程中循环变动系数增大,CNG燃烧过程中循环变动系数最大;燃烧阶段循环变动是产生发动机循环变动的主要原因,采用进气道预混的方式燃用气体燃料时,进气阶段变动是造成发动机循环变动的原因之一;汽油燃烧时,火焰发展期与燃烧持续期线性相关,良好的着火决定燃烧过程的稳定,LPG和CNG燃烧时,火焰发展期与燃烧持续期的相关性减弱,着火和火焰的传播共同影响燃烧过程的稳定性;放热率型心与平均指示压力有良好的线性关系,说明发动机的平均指示压力受放热过程的影响.     

富氧条件下汽油机燃烧反应参数及动力性能研究

从燃烧化学角度,对汽油发动机的燃烧过程进行分析,利用化学平衡原理,对富氧燃烧状态下的空燃比、燃油燃烧热值及燃烧温度进行分析计算,进行不同氧气浓度空气助燃下发动机系列试验,对富氧状态下发动机的动力性能及气缸压力进行对比分析。结果表明,富氧燃烧能够提高燃油燃烧的的理论热值,提高发动机气缸压力,进而使发动机输出转矩增加。     

LPG/柴油双燃料发动机性能试验和燃烧过程研究

根据燃烧分析仪测录的示功图对LPG／柴油双燃料发动机不同工况的燃烧百分率和燃烧率进行计算，分析其燃烧特性，得出了有关双燃料发动机燃烧的一些结论，为合理组织燃烧过程和提高双燃料发动机技术水平提供借鉴。