天然气发动机理论空燃比与稀燃对比研究

研究的目的是确定稀薄燃烧对缸内直喷CNG发动机性能的影响,为CNG发动机采用稀燃方式提供参考依据.首先,建立了CNG发动机的计算模型;然后,对不同空燃比条件下发动机的动力性、热负荷和经济性进行了比较.研究发现:采用稀燃方式会造成发动机动力性的损失;降低其燃烧温度,后燃现象严重;在空燃比为19时,发动机的经济性最好.     

现代发动机稀燃技术

１什么是稀燃技术什么叫稀燃？顾名思义就是发动机混合气中的汽油含量低，汽油与空气之比可达１：２５以上。稀燃技术就是发动机在空燃比大于理论空燃比的情况下燃烧，这样，燃料能完全燃烧，也减少了换气损失，同时降低汽油机的有害排放物，从而实现在部分负荷时的节能和降低尾气排放。汽油机以其升功率大、振动小、质量轻、体积小、噪音低等优点成为汽车、摩托车等交通工具的主要动力，但是它也有排放高、油耗高两大缺点。为解决汽油机这两大缺点，世界各国的内燃机工作者和制造商进行了广泛的研究探索，提出了诸多方案，其中，稀薄燃烧由…     

基于神经网络的汽油HCCI发动机空燃比控制策略

均质压缩燃烧(HCCI)在控制上存在难点,其中关键是基于循环的空燃比实时控制.HCCI汽油机没有能直接表征发动机每循环进气量的参数,因此,采用动态递归神经网络(Elman网络)预测HCCI发动机每循环的进气量.通过氧传感器闭环和瞬态工况中的油膜补偿,实现对HCCI发动机的稳态及瞬态工况下空燃比的精确控制.试验表明:汽油HCCI发动机神经网络预测模型及空燃比控制策略能满足HCCI发动机实时控制的需求.     

柴油机燃烧过程的影响因素

燃料在发动机气缸中的燃烧过程,就是燃料与空气中的氧发生剧烈氧化反应,并产生大量热的过程。为了使燃料能够充分燃烧,必须要有足够的空气。理论上讲,1公斤柴油完全燃烧需要空气14.3公斤,故柴油机空燃比为14.3的可燃混合气为理论混合气,若可燃混合气的空燃比小于14.3,则意味着其中柴油含量     

影响柴油机燃烧过程的主要因素

燃料在发动机气缸中的燃烧过程．就是燃料与空气中的氧发生剧烈氧化并产生大量热的过程。为了使燃料能够充分燃烧．必须要有足够的空气。理论上．1kg柴油完全燃烧需要空气14．3kg．故对柴油机而言，空燃比为14．3的可燃混合气可称为理论混合气。若可燃混合气的空燃比小于14．3．     

空燃比控制对分层稀燃发动机性能的影响

在一侧进气道设置有涡流控制阀(SCV)的四气门单缸实验发动机上，利用自行开发的电控稀燃系统，对该分层稀燃发动机空燃比对排放和油耗的影响进行了研究。实验结果表明，混合气空燃比的精确控制对分层稀燃发动机的燃烧有重要意义;增加火焰的传播速度，抑制高空燃比下HC的生成，是提高燃油经济性和改善排放性能的关键因素。     

天然气发动机宽域氧传感器控制系统

研究了基于电控调压器的增压单燃料CNG发动机电控系统,在分析宽域氧传感器的结构和工作原理的基础上,设计了以MPC561为主芯片的宽域氧传感器控制系统,采用CJ125芯片设计了宽域氧驱动电路以及加热电路.设计了基于自适应算法的空燃比闭环控制器,对氧传感器加热温度进行闭环控制和对空燃比进行闭环控制.通过在天然气发动机试验台架上的空燃比闭环试验,验证了所设计的空燃比自适应闭环控制算法可以实现对空燃比的快速、精确瞬态控制,为发动机空燃比智能控制、提高发动机的经济性和改善排放提供了条件.     

汽油/氢发动机燃烧特性试验与仿真

进行了当量比=1的汽油机和当量比分别为0.8、0.6、0.4的纯氢发动机台架试验.通过对测得的汽油机和氢发动机燃烧缸压数据进行标定,建立了较为准确的AVL Boost汽油机和氢发动机燃烧仿真模型,并进行了仿真.结果表明,氢燃料的特性使得缸内混合气的燃烧速度显著加快,燃烧持续期大幅缩短,导致缸压上升,有效热效率得到提高.当量比为0.4的稀薄工况时纯氢发动机仍可正常运行,发动机燃用氢气可改善发动机性能.     

汽油/氢发动机燃烧特性试验与仿

进行了当量比φ=1的汽油机和当量比分别为0.8、0.6、0.4的纯氢发动机台架试验。通过对测得的汽油机和氢发动机燃烧缸压数据进行标定，建立了较为准确的AVL Boost汽油机和氢发动机燃烧仿真模型，并进行了仿真。结果表明，氢燃料的特性使得缸内混合气的燃烧速度显著加快，燃烧持续期大幅缩短，导致缸压上升，有效热效率得到提高。当量比为0.4的稀薄工况时纯氢发动机仍可正常运行，发动机燃用氢气可改善发动机性能。     

发动机燃烧诊断试验系统设计

介绍了一种基于离子电流检测方法的发动机燃烧诊断试验系统，该系统能够提供空燃比可调的混合气：能够控制进气量、点火时间，能够模拟发动机燃烧过程并且能够获得信噪比较高的离子电流信号。     

稀燃汽油机瞬态空燃比的滑模-神经网络控制

提出了稀燃汽油机空燃比滑模-神经网络控制方案,采用滑模变结构控制对稀燃工况的空燃比进行反馈控制,采用神经网络实现对进气量的精确预测和油膜动态特性的前馈补偿,进而实现对稀燃发动机瞬态空燃比的精确控制。采用自行开发的电控系统,在一台稀燃发动机上进行了瞬态空燃比实验。实验结果表明:节气门急速变化时空燃比超调可以控制在1个空燃比单位以内,调整时间不超过3s;转速越低,节气门变化越剧烈;空燃比超调越大,调整时间越长。     

点燃式发动机稀燃速燃的理论探讨和试验研究

对点燃式发动机稀燃速燃进行了深入的理论探讨,指出了点燃式发动机实现知燃速燃的主要途径。在此基础上,开发出点燃式发动机快速燃烧系统,进行了快速压缩膨胀机模拟试验及实机运行试验。结果表明：新型燃烧系统对改善点燃式沼气发动机的可靠性与经济性具有显著效果。     

运转参数对准均质稀燃汽油机燃烧特性的影响

在改造的8A—FE EFI准均质稀燃汽油机上,通过调节稀燃电控系统的喷油脉宽,改变稀燃汽油机的空燃比λ,研究了汽油机不同转速和负荷条件下,准均质稀燃汽油机的排放特性和燃油经济性,为有效降低准均质稀燃汽油机排放、改善其经济性提供依据。     

天然气发动机国Ⅴ排放技术研究

研究天然气发动机技术的发展,选取稀薄燃烧的技术路线。通过对电控量的标定和后处理的匹配,使单燃料天然气发动机排放达到国Ⅴ排放标准。     

空燃比对农用柴油机性能影响的研究及优化

针对HF495T3柴油机标定了1 000r/min全负荷工况和2 000r/min全负荷工况等2个工况点,改变空燃比进行了柴油机相关性能试验,分析了不同空燃比对柴油机标定工况动力性、经济性和排放性的影响特性。根据柴油机的工作特点,基于试验数据,运用模糊数学理论,通过模糊评判,优化出试验用柴油机在1 000r/min全负荷工况和2 000r/min全负荷工况的最佳空燃比分别为20和16。     

燃烧室结构对稀燃天然气发动机性能的影响

阐述了稀燃天然气发动机缸内不同气体运动及其产生机理,分析了缸内气体运动对发动机燃烧过程的影响.针对稀燃天然气发动机的燃烧过程,设计了不同结构形状和尺寸的燃烧室,并分别通过数值模拟和试验方法,就不同结构的燃烧室对天然气发动机性能的影响进行了研究.结果显示,产生湍流强度大的燃烧室燃烧速度快,动力性和经济性较好,而NOx排放量也较大.     

燃烧室结构对稀燃天然气发动机性能的影

阐述了稀燃天然气发动机缸内不同气体运动及其产生机理，分析了缸内气体运动对发动机燃烧过程的影响。针对稀燃天然气发动机的燃烧过程,设计了不同结构形状和尺寸的燃烧室,并分别通过数值模拟和试验方法，就不同结构的燃烧室对天然气发动机性能的影响进行了研究。结果显示，产生湍流强度大的燃烧室燃烧速度快，动力性和经济性较好，而NOx排放量也较大。     

生物质燃气各组分气体燃烧与排放特性试验

在一台火花点火发动机上,分别进行了生物质燃气中可燃组分CH4、CO和H2的燃烧试验,研究并对比了各组分气体的燃烧及排放特性.结果表明,H2燃烧快,热效率高,NOx排放水平较低;CH4和CO相比具有较高的热效率和较低的NOx排放水平,但其稀燃能力较弱;在实际生物质燃气中可以通过提高H2的含量来扩展稀燃极限以及提高热效率.     

吸附还原降低柴油机NOx和PM的微观反应动力学计算

以BaO(s1)为第1吸附位,Pt (s2)为第2吸附位,采用Chekmin软件对吸附还原脱除柴油机NOx和PM的微观反应动力学过程进行了模拟计算,结果表明:稀燃阶段气相NO(g)、NO2(g)以NO2( s1)、NO2NO3( s1)、NO3(s1)形式储存在BaO表面;浓燃阶段NOx中的N原子相互结合,形成的N2分子被脱附,C(S)与活性氧O*进行表面反应.稀燃运行时间和比值大小、发动机排温及排气中氧浓度对NOx和PM的去除有较大影响.