基于AVL-BOOST的天然气发动机性能优化仿真

采用AVL-BOOST软件建立了天然气发动机的数学模型,验证了模型的有效性,通过变参数研究,分析了压缩比、点火提前角对发动机动力性和经济性的影响。研究结果表明,随着压缩比的增大,发动机的有效功率和最高爆发压力均呈上升趋势,压缩比在10～13的范围内,最高压力升高率始终在爆震警戒线以下,在点火提前角为27°～36°CA范围内,发动机的有效功率随着点火提前角的增大而增加,同时发动机的燃油经济性得到改善。     

增压中冷稀燃天然气发动机燃烧特性试验研究

以190型天然气发动机为对象,采集了发动机的示功图,分析了点火提前角及负荷对燃烧过程的影响规律。试验结果表明,在BTDC28℃A到BTDC36℃A范围内,最高燃烧压力和最大瞬时放热率以及缸内最高燃烧温度随点火提前角的增大而增大;BTDC33℃A点火提前角下最高燃烧压力和最大瞬时放热率以及缸内最高燃烧温度随负荷的增大而增大;火焰发展期随点火提前角增大而增大,随负荷增加而减小;50%燃烧相位角随点火提前角、负荷的增加而减小,速燃期随点火提前角的增大先增大后减小,随负荷增加呈减小趋势。     

热裂解生物质气发动机燃烧循环变动研究

利用农林废弃物可控热裂解产生的生物质气作为火花点火发动机的燃料,测录了发动机的示功图.通过对峰值压力变动系数、峰值压力出现位置、峰值压力和峰值平均压力的差值及出现位置进行数学统计,研究了影响发动机燃烧循环变动的因素.统计数据表明:热裂解火花点火生物质气发动机中等负荷时的燃烧循环变动系数较大,高负荷时燃烧循环变动系数较小;峰值压力差值及出现位置的波动性均随点火提前角的增大及压缩比的提高而变大,燃烧循环变动亦随之增强;在整个功率范围内发动机的燃烧稳定性较好.     

基于高压直喷航空煤油点燃式发动机燃烧性能优化的试验研究

为提高航空煤油在点然式发动机中的燃烧热效率,改善发动机爆震及拓宽发动机负荷范围,以3号航空煤油(RP-3)为基础燃料,基于一台单缸水冷、压缩比可调、4冲程点燃式发动机结合高压共轨缸内直喷技术,开展了单双点火、不同负荷、压缩比、喷射压力、喷射时刻和两次喷射策略下航空煤油燃烧特性的试验研究。结果表明,在原机压缩比为10的条件下,将直喷汽油改为直喷航空煤油后,由于航空煤油的抗爆性差、雾化困难、燃烧速率慢等理化特性,发动机的动力性损失约50.0%,油耗增加约60.0%,循环波动也大幅增加;相比于单点火,双点火可使缸内平均有效压力提高,燃烧相位提前,循环波动降低;为了抑制高压缩比下的爆震倾向,可通过降低压缩比来拓宽负荷范围,恢复原机功率。随着压缩比的降低,有效平均压力(BMEP)持续增大,当压缩比为6时,最大转矩可达39.5N·m,功率恢复至原机的88.0%。同时耦合高压及两次喷射策略,随着喷射压力的增大,有效燃油消耗率(BSFC)减小约30.0%,经济性有所提高。相比于单次喷射,采用两次喷射策略可降低油耗,提升缸内有效平均压力,提升燃烧效率,最终可实现发动机燃用航空煤油的性能接近原机水平,最大负荷达原机的90.0%且油耗增加量不超过15.0%。     

加工误差引起缸盖燃烧室容积的变化对发动机性能的影响

利用试验方法研究了因设计或生产过程中引起的缸盖燃烧室容积变化对于发动机性能的影响。通过分析误差范围内的三种缸盖燃烧室容积对发动机外特性、燃油经济性、爆震得到如下结论:在误差范围内,缸盖燃烧室容积变化对发动机外特性性能几乎没有影响;在误差范围内,中低负荷下点火角、A150基本保持一致,压缩比为10.0的燃油消耗率较其他两组低;中高负荷下压缩比为10.0的发动机点火提前角明显滞后于其他两组发动机且燃油消耗率较其他两组发动机高;压缩比变化对爆震具有较大影响,压缩比越大的发动机爆震倾向越大。     

稀燃点燃式天然气发动机的燃烧特性

通过对一台6102型稀燃点燃式天然气发动机在不同混合气浓度和不同点火提前角下的燃烧特性进行试验,深入分析了点火提前角和混合气浓度对天然气发动机燃烧特性的影响.结果表明,当进气压力和转速一定时,随着混合气变稀,NO_x排放降低,但输出转矩有减小趋势,耗气率升高且燃烧稳定性变差;适当增大点火提前角,可以使输出转矩增大,耗气率降低,提高燃烧稳定性,但NO_x排放会有所增加.因而需综合考虑动力性、经济性和排放来选择最佳的混合气浓度和点火提前角.找出了在满足动力性、经济性和排放的特定工况点的适宜浓度和点火提前角范围,为进一步标定全工况下的MAP图也提供了参考依据.     

天然气发动机在不同喷射和点火时刻下的性能优化研究

为解决改装的天然气发动机动力性比原柴油机低,燃料消耗率比原柴油机高的问题,对影响燃烧时刻的喷射提前角与点火提前角这两个重要参数进行模拟实验,研究其对发动机的缸内压力与功率、燃气消耗率的影响,并根据研究结果进行优化设计。结果表明,对于缸内直喷天然气发动机,适当增大喷气提前角和选择恰当的点火提前角能在较经济的情况下提高发动机的动力性;发动机转速增加,点火提前角和喷射提前角也应提前,保证燃料的充分混合和最大化做功能力;在所有转速下,天然气发动机的功率都能恢复到原柴油机的水平。     

JV481Q发动机燃用液化石油气的燃烧特性与功率恢复

阐述了液化石油气的燃烧特性 ,针对桑塔纳JV4 81Q发动机改装为汽油 /LPG双燃料发动机后功率下降的问题 ,采用增大压缩比、调整点火提前角和进气补给等措施 ,使发动机功率得到较好恢复 ,动力性接近发动机燃油时的水平     

JV481Q发动机燃用液化石油气的燃烧特笥与功率恢复

阐述了液化石油气的燃烧特性,针对桑塔纳JV481Q发动机改装为汽油／LPG双燃料发动机后功率下降的问题,采用增大压缩比、调整点火提前角和进气补给等措施,使发动机功率得到较好恢复,动力性接近发动机燃油时的水平。     

大功率甲醇发动机爆震的仿真分析与研究

为了研究大功率甲醇发动机的爆震特性,文章采用GT-power软件建立甲醇发动机的仿真模型,通过台架试验数据对仿真模型进行标定并调试爆震模型,对发动机在低、中、高转速全负荷工况下的性能和爆震特性进行仿真分析。结果表明：随着压缩比或点火提前角的增大,发动机产生爆震的趋势明显增大、爆震强度增大、爆震开始时刻提前,其中点火提前角增大引起的爆震使发动机整体性能提高;轻微爆震时,发动机整体性能提高;严重爆震时,峰值缸压急剧升高,发动机整体性能恶化;不同转速下,爆震对发动机性能的影响程度不同,其中,在中转速工况下,严重爆震对发动机动力性及燃油经济性的影响较小。     

预燃室式柴油-天然气双燃料船用发动机热效率优化燃烧控制策略仿真研究

基于CONVERGE软件建立了预燃室式柴油、天然气双燃料船用二冲程发动机的三维计算流体动力学(CFD)模型,研究了压缩比、引燃柴油质量、喷射压力及引燃柴油喷射角度对燃烧过程的影响,探索了提高柴油、天然气双燃料船用发动机热效率的燃烧策略。结果表明:提高压缩比可以提高缸内的最高燃烧压力,从而有效提高热效率,但受发动机机械强度的限制,压缩比为12.5时可以获得较佳的效果;适当增大引燃油量和喷射压力,可以增加射流火焰的着火点,增强点火能量,对热效率略有改善;调节引燃柴油的喷射角度,将引燃油喷射到CH₄浓度较高区域可以获得更好的引燃效果,降低指示燃料消耗率;提高压缩比至12.5结合推迟喷油策略可以明显地改善热效率。     

Effect of ignition timing and compression ratio on the performance of a hydrogen–ethanol fuelled engine

This paper presents the results obtained of a compression ignition engine (modified to run on spark ignition mode) fuelled with hydrogen–ethanol dual fuel combination with different percentage substitutions of hydrogen (0–80% by volume with an increment of 20%) under variable compression ratio conditions (i.e. 7:1, 9:1 and 11:1) by varying the spark ignition timing at a constant speed of 1500 rpm. The various engine performance parameters studied were brake specific fuel consumption, brake mean effective pressure and brake thermal efficiency. It was found from the present study that for specific ignition timing the brake mean effective pressure and the brake thermal efficiency increases with the increase of hydrogen fraction in ethanol and all hydrogen substitutions showed the maximum increase in brake thermal efficiency and reduction in brake specific fuel consumption value at around 25^° CA advanced ignition timing. The best operating conditions were obtained at a compression ratio of 11:1 and the optimum fuel combination was found to be 60–80% hydrogen substitution to ethanol.     

柴油机燃用低比例小球藻生物柴油-柴油混合燃料的试验研究

以野生小球藻生物柴油(Chlorella Biodiesel Fuel,CBF)-柴油作为混合燃料,利用186FA柴油机进行台架试验。在CBF的掺混比例分别为0%,3%,5%(B0,B3,B5)时,对柴油机的动力性、燃料燃用的经济性和燃烧及排放特性进行了比较分析。试验分析表明:柴油机燃用混合燃料时,与燃用纯柴油相比,随着CBF掺混比例的增加,其扭矩和功率略有下降,最大降幅均为4%;柴油机的油耗率和能耗率略有上升,且在高、中负荷时更为明显;柴油机的缸内压力、放热率峰值稍有减小,而压力升高率峰值稍有增大,缸内压力峰值最大降幅为3.4%,放热率峰值最大降幅为12.8%,压力升高率峰值最大增幅为13.7%;柴油机滞燃期缩短了0.5~1.0°CA、燃烧持续期延长了1.0~2.0°CA,缸内压力、压力升高率和放热率峰值的出现时刻均提前了1.0~2.0°CA,燃烧速度加快;HC,CO和碳烟的排放均有所降低,而NOX的排放逐渐增多,全负荷时HC和碳烟排放的最大降幅分别为14.1%和31.7%,NOX排放的最大增幅为9.7%,CO排放的降幅为6%~12%。     

Effect of compression ratio and spark timing on the power performance and combustion characteristics of an HCNG engine

This paper investigates the effect of compression ratio and spark timing on the power performance and combustion characteristics of a hydrogen enriched compressed natural gas engine. The experimental data was conducted under variable compression ratios (i.e. 10:1, 11:1 and 12:1) by varying the spark ignition timing. The engine was kept running at a constant speed of 1200 rpm with a constant excess air ratio of 1.6 and a constant manifold absolute pressure of 50 kPa. It has been found from the results that the higher compression ratio, the higher the indicated thermal efficiency. Increase in compression ratio leads to higher brake torque and lower break specific fuel consumption. But the improvements are weakened between higher compression ratios. The peak pressure is higher with higher compression ratio. Faster heat release rates and lesser coefficient of variations of indicated mean effective pressure can also been observed at higher compression ratios.     

Availability analysis of a coke oven gas fueled spark ignition engine

The current work investigates a coke oven gas fueled spark ignition (SI) engine from the perspective of the first and second laws in order to understand the energy conversion performance of fuels and achieve highly efficient utilization. A detailed energy and exergy analysis is applied to a quasi-dimensional two-zone spark ignition engine model which combines turbulence flame propagation speed model at 1500 rpm by changing gas fuel types, compression ratio, load and ignition timing. It was found that the irreversibility of methane is the maximum and that of syngas is the minimum among the three different fuels. The irreversibility in the combustion process of a coke oven gas fueled SI engine is reduced when the compression ratio or the throttle valve opening angle is increased and the ignition timing is delayed. Increasing the compression ratio and delaying the ignition timing can improve the first and second law efficiency and reduce the brake specific fuel consumption (BSFC). The power performance and fuel economy are good and the energy is also used effectively when the compression ratio is 11, the throttle angle is 90% and the ignition time is ?10° CA ATDC respectively.     

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.     

高压直喷点燃式发动机燃用航空煤油掺混乙醇对燃烧性能优化的试验研究

为提高航空煤油在点燃式发动机中的燃烧热效率,改善发动机爆震及拓宽发动机负荷范围,以3号航空煤油(RP3)为基础燃料,以乙醇为辅助燃料,基于一台单缸水冷、压缩比可调、四冲程点燃式发动机结合高压共轨缸内直喷技术,开展了不同负荷、不同乙醇和航空煤油掺混比、不同喷射压力、不同喷射时刻下航空煤油燃烧特性的试验研究。结果表明,在压缩比为7的条件下,由于爆震的限制,发动机负荷仅能达到原机的72.0%。而乙醇具有较强的抑制爆震的能力,随着乙醇在航空煤油中掺混比例的增加,发动机负荷区间不断拓展,当乙醇的掺混比为10%时发动机可实现全负荷工作。继续增大乙醇的掺混比例,可进一步提升功率并降低油耗。为探究喷油时刻对动力性、经济性的影响,试验测定了5种喷油时刻对燃烧性能的影响。当喷油时刻为压缩上止点前300°时,发动机具有较好的动力性;当喷油时刻为上止点前360°时,发动机具有较好的经济性。     

改善现代轿车汽油机燃油经济性的试验研究

对影响现代轿车汽油机燃油经济性的诸多因素,如：空燃比、点火提前角、压缩比、配气相位以及传动比等参数进行了深入的研究及相应的试验。在试验及分析的基础上,得到了在不影响动力性和排放等技术指标的前提下,改善现代轿车汽油机燃油经济性的途径。     

M85甲醇和汽油双燃料车用发动机的试验研究

根据Ｍ８５甲醇和汽油两种燃料的特性,在４９５Ｑ汽油发动机上着重研究了通过合理切换、调整化油器、混合气预热、点火角度,确保双燃料发动机的正常工作,试验结果证明,将低压缩比的点燃式发动机改装成为燃用Ｍ８５甲醇和汽油的双燃料发动机是可行的,两者的扭矩和功率相当,Ｍ８５甲醇机的尾气排放明显优于汽油机。