利用火花点火式快速压缩装置进行天然气直喷分层燃烧可行性的研究

利用快速压缩装置进行了天然气直喷分层燃烧可行性的研究。结果表明 :天然气分层燃烧具有短的初期火焰发展期和主燃期以及高的燃烧压力。分层燃烧可使稀燃极限延伸到很小的当量比。由于过度分层 ,CO在当量比大于 0 .8时急剧增加 ,而 NOx 的峰值也因充量分层而出现在小当量比处。燃烧效率在当量比处于0 .1～ 0 .9范围时高于 0 .92 ,在极小当量比时由于未燃混合气淬熄 ,在当量比时由于过度分层而使燃烧效率降低。根据燃烧产物计算的燃烧效率与根据放热分析获得的燃烧效率一致。因此 ,天然气直喷分层燃烧在宽广的当量比范围内可望实现高效燃烧火花助燃发动机的宽广的高效燃烧。     

火花点火发动机燃用含氧燃料对冷起动和怠速时未燃碳氢排放影响的实验研究

本文以在汽油中掺混不同体积百分比乙醇形成“模型”燃油的方法，研究了含氧燃料对火花点火发动机冷起动和怠速时未燃碳氢（ＨＣ）排放的影响。实验结果表明：燃油的挥发性和汽化潜热的大小对这两种工况的未燃碳氢排放有很大影响。掺混１５％（Ｖｏｌ）的乙醇能有效降低冷起动时的未燃碳氢排放。     

点燃式发动机燃烧室沉积物的研究综述

本文系统综述了点燃式发动机燃烧室表面沉积物的形成机理、组成以及沉积物对燃料辛烷值的要求，沉积物对燃油经济性和未燃碳氨排放的影响，指出了燃烧室表面沉积物对发动机性能的有利与不利方面。     

燃烧室沉积物对火花点火发动机碳氢排放的影响

为了弄清燃烧室沉积物对发动机排气碳氢的影响，使用一台实验用单缸火花点火发动机来形成燃烧室沉积物。在燃烧室沉积物存在的条件下，开展了不同工况下碳氢排放的实验研究，分析了燃烧室沉积物对发动机动力性和燃油经济性的影响。实验结果表明：当发动机运行一段时间后，其燃烧室表面沉积物将达到一稳定平衡厚度，此时排气碳氢浓度随转速的升高、冷却水温的增加以及点火推迟而降低。在本实验各类工况下，沉积物的存在将使发动机排气碳氢浓度增加２０％～３０％。同时沉积物的存在将使发动机的功率和燃油经济性有所提高（功率增加１．１％～１．６％，燃油经济性提高２．７％～３．０％），此现象被认为主要是因沉积物的隔热作用，而不是压缩比的增加所致。     

正丁醇和异丁醇对柴油机燃烧与排放特性的影响

通过一台V6发动机研究了柴油中掺混正丁醇和异丁醇在不同转速、不同EGR率和喷油时刻下对燃烧与排放性能的影响.结果表明:正丁醇-柴油燃料比异丁醇-柴油混合燃料着火滞燃期短,异丁醇缸内峰值压力和预混放热率比正丁醇高.柴油中掺混正丁醇和异丁醇可以明显降低碳烟排放,使得碳烟随着EGR率变化变得平缓.同时掺混正丁醇对碳烟降低的效果更明显,而且掺混丁醇对NOx排放影响不大,一氧化碳与碳氢排放保持在较低水平.最后柴油机燃用丁醇可以达到同时降低碳烟和NOx的效果.     

实验和模型分析NO_2对乙烷自点火敏化作用的动力学机制

针对NO_x生成机理开发以及如何有效利用NO_x组织高效燃烧方式,系统开展了NO_2介入对乙烷(C_2H_6)自点火行为影响的实验测量和模型分析.在反射激波温度为950～1,600,K,反射激波压力为0.12～2.00,MPa条件下测量了化学计量比混合气NO_2/C_2H_6/O_2/Ar(NO_2/C_2H_6摩尔分数比为0.3和1.0,Ar稀释度为96%,)点火延迟期.结果表明,在低压条件下(p=0.12,MPa),NO_2对C_2H_6点火延迟期影响甚微;在高压条件下(p≥0.50,MPa),NO_2在高温区(T1 250,K)表现出与低压情况相似的影响,促进作用不明显.但在低温区(T1 250,K),NO_2添加可明显缩短C_2H_6点火延迟期,且随温度降低促进作用变得愈加显著.以本研究新测实验数据为基础构建了一个C_2H_6/NO_2详细动力学机理.详细反应流分析详细阐释了NO_2对C_2H_6自点火敏化影响以及二者化学交互作用的动力学机制.     

压缩比对直喷天然气发动机燃烧与排放特性的影响

在缸内直喷火花点火天然气发动机上开展了压缩比为8、10、12和14的燃烧和排放特性研究。研究结果表明,压缩比对发动机性能、燃烧和排放有较大影响。压缩比增加,发动机充量系数增加,燃烧速率加快,热效率提高。缸内最高燃烧压力、最高燃气平均温度和最大压力升高率等燃烧参数随压缩比的增加而增加;HC和CO排放随压缩比的增加而降低,NOx随压缩比的增加而增加。压缩比过高会导致HC排放的增加,当压缩比大于12时,发动机在中高负荷出现轻微爆燃现象,NOx排放明显增加。综合考虑直喷式天然气发动机的动力性、经济性和排放性能,认为发动机的最佳压缩比设置在12比较合理。     

FOX-7/NC/NG在快速热刺激下的自着火行为

在快速压缩机实验平台中利用高速成像及动态压力采集手段研究了FOX-7/NC/NG快速热刺激下的自着火行为.结果表明样品在快速压缩机上止点热力条件为3.0 MPa,598.1 K,环境平均热加载速率约为1.2×104 K·s-1时,未发生自着火;保持压力不变,提高温度至913.1 K,平均热加载速率升高至2.5×104 K·s-1时,样品发生自着火.对样品在3.0 MPa,913 K下的自着火过程进行多次重复实验,发现其着火延迟时间(IDTI)误差小于20％,燃烧持续期误差小于5％;FOX-7/NC/NG样品在不同热加载速率下的实验表明,热加载速率越高,自着火越快,燃烧持续期越短.     

内燃机燃烧研究及面临的挑战

本文从若干侧面分析了内燃机燃烧研究的国内外现状和发展趋势,给出了内燃机燃烧研究面临的若干问题。内燃机燃烧是一个涉及多学科的复杂的化学反应和能量转换过程,内燃机燃烧过程还有很多方面没有被人们完全把握,特别是缸内复杂燃烧过程中化学反应机理和碳粒的生成。燃烧测试技术的发展对燃烧过程的深入认识将发挥越来越重要的作用。排放法规的不断严格和燃油耗指标的不断提升将推动内燃机燃烧的研究工作,一些新概念燃烧方式也推动了内燃机燃烧研究工作的新进展。代用燃料发动机仍将成为内燃机研究的一个重要方向,燃烧优化控制结合先进的后处理技术是内燃机实现高效低污染的重要途径。