快速压缩机液压制动活塞回弹现象的优化

为解决当前快速压缩机采用气压驱动、液压制动方式时普遍存在的活塞回弹问题,对一台快速压缩机的高压驱动系统和液压缓冲系统进行了结构优化设计。研究结果表明：通过增加排气口数量来减小高压驱动活塞阻力、强化驱动汽缸活塞被驱动侧的放气过程,可以一定程度上缓解活塞反弹现象;同时,液压缓冲系统中被驱动侧液压油压力的迅速建立和释放是影响制动活塞反弹问题的关键,通过协同优化液压制动活塞结构和出油孔泄油量,提高液压制动活塞对实验条件的适应性,可从根本上解决快速压缩机液压制动活塞的回弹问题。     

甲醇和甲醇重整气对直喷汽油机性能影响的对比研究

基于GT-Power并耦合层流火焰速度经验公式开展了甲醇和甲醇重整气对直喷汽油机性能影响的对比分析。首先分别基于双燃料层流火焰速度经验公式,求取了异辛烷-甲醇和汽油-甲醇重整气层流火焰速度,根据层流火焰速度计算出燃烧持续期,作为燃烧模型的输入变量,进而探讨了汽油掺混不同比例的甲醇及甲醇重整气对发动机性能的影响规律。研究结果表明:掺混甲醇重整气与直接掺混甲醇相比,发动机有效热效率和输出转矩明显增加,当量比油耗降低,CO排放水平相当,但NOx排放增加。尤其在稀燃条件下,掺混甲醇重整气使热效率增加明显,这说明燃料重整方式在提高直喷汽油机热效率方面更有应用潜力。     

负温度梯度对预混气体反应波传播模态的影响

基于一维数值模拟研究了负温度梯度对氢气/空气混合气反应波传播模态的影响,重点论述燃烧模态的转变机理.研究表明:当反应波沿着负温度梯度传播时,可以观测到超声速爆燃向爆震、爆震向亚声速爆燃的转变;其中,超声速爆燃传播过程由顺序自燃控制;当其传播速度低于当地Chapman-Jouguet爆震速度时,会发生超声速爆燃向爆震的转变.此外,在低温区域也观测到了爆震向亚声速爆燃的转变.Zel’dovich(ZND)结构和RankineHugoniot曲线表明,诱导激波后混合气反应活性对维持爆震传播具有重要作用.     

天然气-汽油双燃料发动机燃烧特性试验研究

为了探究天然气-汽油双燃料燃烧模式在现代发动机上的适用性及潜在优势,基于一台增压直喷发动机结合进气道喷射天然气和缸内喷射汽油,开展了不同负荷、过量空气系数和天然气替代率下天然气-汽油双燃料燃烧特性试验研究。结果表明,低负荷固定转矩工况下,随着天然气质量流量增加,发动机最高燃烧压力提高,燃烧相位提前,循环变动降低,且在稀燃条件下尤为明显。中等负荷固定转矩工况下的燃烧特性变化规律与低负荷工况相似,而在高天然气替代率、稀燃条件下有效热效率随天然气质量流量增加明显提高。高负荷节气门全开工况下,尽管发动机最大转矩有所下降,但爆震起点和强度得到有效抑制,燃烧相位也明显改善,因此可以通过增压来弥补发动机功率不足的问题。     

能量密度和壁面温度对爆震影响的试验研究

基于一台快速压缩机(RCM)试验平台开展了能量密度和壁面温度及其相互作用对异辛烷/空气和正庚烷/空气混合气爆震强度的影响。研究结果发现:随着能量密度和壁面温度的提高,两种燃料的爆震强度均显著提高。对于异辛烷/空气混合气,能量密度对爆震强度的影响随着壁面温度的升高显著增强,且壁面温度对爆震强度的影响也随着能量密度的升高而显著增强。而正庚烷/空气混合气基本不存在上述关系,其爆震强度一直处于较高水平。这说明能量密度和壁面温度对不同反应活性燃料爆震强度影响规律有所差异。     

掺混策略对聚甲氧基二甲醚/甲醇双燃料燃烧影响的可视化研究

基于一台单缸光学发动机,采用高速摄影和瞬态压力同步测量方法,开展了不同掺混策略对聚甲氧基二甲醚（polyoxymethylene dimethyl ethers, PODE）/甲醇双燃料燃烧及火焰发展特性的影响研究,其中掺混策略包括P/M20（甲醇和PODE以2∶8的体积比掺混）燃料双喷射模式和缸内直喷PODE引燃预混甲醇混合气的反应活性控制压燃（reactivity-controlled compression ignition, RCCI）模式。结果表明,对于P/M20燃料双喷射模式,随着气道喷射比例增加,低温反应增强,滞燃期缩短,着火时刻显著提前,进而显著改善了燃烧稳定性;对于RCCI模式,随着气道喷射甲醇占比的增加,滞燃期延长,燃烧相位推迟,峰值压力和放热率均降低,并伴随着燃烧稳定性变差。燃烧可视化显示,两种掺混策略下,随着气道喷射比例的增加,蓝色预混火焰占比增大,最大火焰传播速度降低,由于末端未燃混合气浓度增加,火焰发展由明显的扩散燃烧逐渐转变为末端混合气不断出现新自燃点的顺序自燃模式。对比两种掺混策略可以发现,推迟缸内直喷时刻均能在一定程度上优化燃烧相位,显著改善指示热效率,然而其原因侧重点不同：对于P/M20燃料双喷射模式,提高气道喷射比例可以增强低温放热,促进着火,显著改善燃烧稳定性;对于RCCI模式,其燃烧过程主要位于上止点之后,燃烧相位更接近最佳燃烧相位,进一步减小了传热损失和循环负功,因此其具有更高的指示热效率,也更适合PODE/甲醇双燃料燃烧模式。