醇类添加剂改善HCCI发动机高负荷爆震试验

在基础燃料(PRF90)中添加少量甲醇和乙醇,研究醇类添加剂对HCCI发动机爆震的影响.试验燃料含甲醇和乙醇体积分数分别为1%、3%、5%,在一台改造过的四缸柴油机的第4缸进行HCCI燃烧试验.试验结果表明.在发动机转速为1 400 r/min、相同循环喷油量的稳态工况下,随着甲醇和乙醇体积分数的增加,燃烧缸压和放热率峰值逐渐降低,燃烧持续期逐渐增加,爆震得到有效抑制,负荷范围得到拓宽.在较小的体积分数下,甲醇和乙醇的抗爆能力接近,甲醇略优于乙醇,随着体积分数的增加,优势加大.含醇燃料的失火界限比基础燃料窄,HCCI发动机失火可能性增加,兼颐爆震与失火性能,甲醇或乙醇的体积分数应在1%左右.     

燃料添加剂对均质压缩燃烧影响的试验

在一台改造的4缸柴油机的第4缸进行均质压燃（HCCI）燃烧试验,研究了添加剂对HCCI燃烧过程的影响。试验结果表明,在HCCI燃烧稳定工况下,没有添加剂的基础燃料PRF90（相当于90号汽油）着火滞后,燃烧放热峰值低,而混有添加剂的基础燃料则着火明显提前,燃烧放热峰值升高。在相同循环喷油量和相同转速的条件下,随着添加剂质量分数的增加,HCCI着火和燃烧放热提前,燃烧放热峰值提高,但过高的添加剂质量分数会使得发动机爆震,工作粗暴。     

CO2改善均质压燃发动机高负荷爆燃的试验

针对均质压燃(HCCI)发动机高负荷易爆燃的问题,在一台改造过的柴油机上加装CO2引入装置,进行HCCI燃烧试验.结果表明,引入高体积分数的CO2能够有效抑制HCCI发动机的爆燃并拓宽高负荷的工况范围,但随CO2体积分数增大,发动机低负荷失火可能性增加,综合对燃烧边界和负荷范围的影响,CO2体积分数应控制在1%左右.     

柴油/掺水乙醇二元燃料燃烧特性研究

在一台6缸重载车用增压中冷柴油机上,进行进气管改装,采用向内喷入掺水乙醇(水的体积分数为30%)的方式,实现柴油/掺水乙醇二元燃料组合燃烧(DECC)。研究了稳定工况下,掺水乙醇不同比例替代柴油(替代率分别为0%、30%、40%、50%、60%)对发动机燃烧特性和经济性的影响。研究结果表明:与纯柴油相比,随着替代率的增加,二元燃料燃烧的滞燃期延长,最大放热率增加,缸内压力峰值升高,燃烧持续期缩短。低转速时,当量比油耗最高降幅达13%,热效率最大升幅为8.3%;高转速时,当量比油耗变化不大,乙醇替代率超过30%时,发动机燃油经济性甚至会出现轻微恶化。     

掺混重整气对汽油机燃烧及排放特性的影响

车载燃料重整制氢技术可以回收发动机尾气余热,在线制取重整气与汽油混合燃烧。基于一台1.6L四缸汽油机,在转速1800r/min,进气道绝对压力61.5kPa,理论当量比条件以及最大制动扭矩点火角条件下,考察混重整气对汽油机燃烧和排放性能的影响。试验结果表明：随着进气中重整气混合分数的逐渐增加,重整气中氢气的体积分数逐渐升高,燃油油耗率降低,指示热效率升高。尾气中HC、NOx和CO2的排放量降低,而CO的排放量则有所升高。     

混氢改善汽油机低怠速性能研究

在一台加装了电控氢气喷射系统的四缸汽油机上,试验研究了混氢对发动机低怠速性能的影响。在怠速转速不变、维持进气混合气处于当量比的条件下,在0～6%的范围内逐渐增加氢气在总进气中的体积分数,测试了发动机转速分别为800、700、600 r/min时的低怠速性能。试验结果表明,纯汽油机怠速为800 r/min时,发动机稳定运行的燃料能量流量Ef为30.8 MJ/h,而当混氢分数增加至6.0%、怠速转速降至600 r/min时,Ef降低至18.6 MJ/h;随进气混氢体积分数的提高,发动机低怠速时的燃烧持续期缩短,HC、CO及NOx排放量降低,循环变动也减小。可见,进气掺氢可有效改善发动机的低怠速性能。     

DMC与DIPE对汽油机燃烧及排放性能影响试验

选用碳酸二甲酯(DMC)和二异丙醚(DIPE)作为汽油抗爆剂,均按体积分数3%、6%分别添加到93号汽油中,研究其抗爆性能.在发动机试验台架上,通过测量缸压、燃油消耗率、排放等数据,研究添加不同体积分数DMC和DIPE的汽油对发动机燃油经济性、燃烧特性和排放特性的影响.试验结果表明,在添加体积分数为3%时.DMC和DIPE使燃油消耗率平均增加0.85%和1.6%,添加体积分数为6%时,DMC和DIPE使燃油消耗率平均增加3.7%和1.3%;缸压峰值点都出现下降,最大放热点推迟,在低负荷表现更为明显;HC排放都得到显著改善,DMC改善NOx排放.     

柴油-米糠油生物柴油-甲、乙醇混合燃料特性实验

利用三元相图研究了柴油-米糠油生物柴油-乙醇混合燃料在不同温度和不同乙醇质量分数下的稳定性。选取不同配比的混合燃料对其燃料特性以及在发动机上燃用时燃烧和排放状况进行了研究,并与普通柴油进行了比较。研究表明随着温度降低,三相系统的稳定性降低;乙醇的含水率对系统稳定性有很大影响,含水率越大系统稳定性越差;混合燃料的燃料特性和普通柴油有一定差别,但总体上并不十分明显;随着混合燃料中乙醇含量增加,发动机输出功率降低,有效燃油消耗率增加,但与普通柴油相差并不大;CO、HC、NOx的排放量也随着乙醇含量增加而增加。掺入米糠油生物柴油可以明显改善柴油醇的燃料特性以及燃烧和排放状况。     

乙醇/汽油的理化特性及其对电控汽油机性能的影响

在发动机试验台架上,考察了燃用乙醇作为增氧剂的不同掺混比乙醇/汽油混合燃料时,电控汽油机动力性和经济性的变化。试验结果表明,添加乙醇的90号无铅汽油研究法辛烷值增加,Reid蒸气压有所升高,但仍符合国家标准。燃用乙醇/汽油混合燃料时,汽油机功率有所下降,发动机比油耗有所上升,而比能耗在大部分试验工况下较纯汽油的略高或基本相同,但在高转速、大负荷情况下,燃用体积分数为7.4%、9.8%的混合燃料时,比能耗却低于纯汽油。     

航空活塞发动机失火时的缸压特性研究

以一台四缸四冲程的压燃式航空活塞发动机为研究对象,研究了发动机失火时失火缸的缸压峰值变化。通过压燃式航空活塞发动机燃烧系统的仿真,基于AMESim建立了航空活塞发动机模型,并通过实验台架采集到的数据对仿真模型进行验证。以失火时的缸压差值为失火特征,通过在模型中控制喷油脉宽,模拟喷油器故障。研究了在不同转速下,发动机的气缸失火对发动机气缸缸压的影响。结果表明,转速越快,失火特征越小。通过分析每个气缸的缸压变化,可以准确地判断出发动机是否失火和失火缸的位置。     

柴油机燃用二甲醚复合燃烧试验

结合柴油机燃用二甲醚HCCI燃烧与缸内直喷燃烧各自的优点,提出了气道一气缸喷射复合燃烧方式,在一台改造过的柴油机上进行了试验研究.结果表明,燃烧过程包括二甲醚HCCI燃烧和缸内喷雾的预混及扩散燃烧,但随预混合率的不同呈现不同特征.随着预混合率增加,气缸压力、温度、压力升高率以及NOx排放量均先减后增.增大直喷供油提前角可改善油耗率,降低HC与CO排放量,NOx排放量会升高.与HCCI燃烧比较.采用适当预混合率和直喷供油提前角的复合燃烧,在保持NOx基本不变的条件下能有效地拓宽发动机工况范围,同时降低HC和CO排放量.     

F-T柴油引燃甲醇均质混合气的HCII燃烧特性研究

以F-T柴油为基础燃料,采用进气道喷甲醇的方式,在增压中冷柴油机上进行二元燃料的HCII燃烧试验。通过试验探究HCCI燃烧模式对F-T甲醇柴油机的燃烧特性、动力性、经济性和排放性的影响,以及滞燃期对混合燃料缸内燃烧状态的影响。试验结果表明:在燃烧特性方面,F-T/甲醇柴油组合燃料的滞燃期较长,放热峰值增大;在动力性方面,F-T柴油和F-T/甲醇柴油组合燃料的输出功率和输出转矩相差不大,略低于0#柴油;在燃油经济性方面,M5、M10、M15三种F-T/甲醇组合燃料的油耗率依次降低,M15的替代比最高,燃油经济性最好;在减排方面NOX和碳烟排放得到明显改善。     

基于离散小波变换的二甲醚HCCI爆震试

在一台由柴油机改造为二甲醚进气道喷射的发动机上,用离散小波变换分析正常燃烧工况、爆震工况的缸内压力,计算其在各尺度细节部分的能量特征值,研究二甲醚HCCI燃烧的爆震特性。结果表明,正常燃烧工况、爆震工况缸内压力的能量特征值分布具有明显的规律。正常燃烧工况时,细节部分D3的能量特征值最大;爆震工况时,细节部分D1的能量特征值最大。转速升高或进气道喷射燃料添加LPG对正常燃烧工况、爆震工况缸内压力能量特征值的分布无影响,爆震强度决定能量特征值的分布。爆震强度越大,D1的能量特征值越大。根据各尺度细节部分D1、D2和D3的能量特征值可检测爆震。     

基于离散小波变换的二甲醚HCCI爆震试验

在一台由柴油机改造为二甲醚进气道喷射的发动机上,用离散小波变换分析正常燃烧工况、爆震工况的缸内压力,计算其在各尺度细节部分的能量特征值,研究二甲醚HCCI燃烧的爆震特性.结果表明,正常燃烧工况、爆震工况缸内压力的能量特征值分布具有明显的规律.正常燃烧工况时,细节部分D3的能量特征值最大;爆震工况时,细节部分D1的能量特征值最大.转速升高或进气道喷射燃料添加LPG对正常燃烧工况、爆震工况缸内压力能量特征值的分布无影响,爆震强度决定能量特征值的分布.爆震强度越大,D1的能量特征值越大.根据各尺度细节部分D1、D2和D3的能量特征值可检测爆震.     

压缩比对二甲醚燃料均质压缩燃烧的影响

在一台2135型柴油机上实现了纯DME的均质充量压缩(HCCI)燃烧方式。试验结果表明,DME的HCCI燃烧模式不但可以实现无烟燃烧,还可以有效控制发动机NOx排放,使其接近于零排放。在试验负荷范围内,CO排放随负荷增加而降低;HC排放随负荷变化不大。燃烧机理等研究表明,由于纯DME十六烷值高导致着火比较早(上止点前28°CA左右),该发动机只能在中低负荷较小范围内运行。为扩展发动机适用工况,进一步通过调节试验发动机压缩比的方法来改进和控制HCCI的燃烧。试验结果表明以上方法可以有效地控制HCCI燃烧,拓展了HCCI发动机运转范围。     

乙醇燃料分层技术突破HCCI引擎的高负荷限制

澳大利亚新南威尔士州大学和美国圣地亚国家实验室报告称乙醇燃料分层技术能显著降低HCCI发动机的压缩率．提升发动机的高负荷限制。在仿真实验中，实验团队运用多空间模型结合氮氧化物排放量的因素来评估乙醇燃料分层技术降低HCCI发动机增压率的效果。     

内燃机尾气余热重整制氢混燃性能试验

针对氢气在汽车上不易存储和携带的问题,利用自行设计的一套燃料重整制氢系统回收发动机尾气余热,实现乙醇水蒸气重整制氢.通过改装发动机进气管,将制取的重整气引入发动机,和汽油一起实现混合燃烧.试验中汽油机的转速为1800 r/min,进气压力为61.5 kPa,在不同的过量空气系数下,分别对原机和重整气掺混体积分数2.5％的汽油机的性能进行研究.研究结果表明,随着过量空气系数的增大,重整气中氢气的体积分数越来越大,而一氧化碳的变化趋势则相反.重整气的引入缩短了火焰发展期和快速燃烧持续期,提高了发动机的指示热效率,并降低了HC的排放量,而CO和NOx的排放量略有增加.     

均质充量压燃发动机着火过程控制参数的研究

为了研究均质充量压缩火燃烧(Homogeneous Charge Compression Ignition, HCCI)发动机在不同燃料下的着火控制时刻影响因素,以甲烷/丙烷混和物和异辛烷/正庚烷混合物作为燃料,考察了十六烷值、辛烷值、压缩比、燃空当量比、进气温度、进气压力对HCCI发动机着火时刻的影响.计算结果表明,随着燃料十六烷值的增加,着火延迟期减小;随着燃料辛烷值的增加,着火延迟期增加.而压缩比,燃空当量比,进气温度的变化会引起燃料着火时刻的显著变化.进气压力的变化对高十六烷值的燃料着火延迟期影响较小,但对辛烷值高的气体燃料着火延迟期有一定影响.综合来说,气体十六烷值越低,辛烷值越大,着火延迟期受上述参数变化影响越大.     

柴油机燃用甲醇燃料的燃烧循环变动的研究

在燃用甲醇燃料的１１３０单缸柴油机上,通过缸内燃烧分析,对影响甲醇发动机循环变动的各种因素,（转速,负荷,点火提前角,喷油提前角,喷油嘴类型,压缩比,点火方式等）进行了详细的研究,试验结果表明,甲醇发动机的燃烧环变动主要取决于火延迟期的长短和缸内混合气怪状浓度分面是否合理,缩短着火延迟期,或在火花塞跳火区域及燃烧室内获得理想的混合气层状深度分布均可降低甲醇发动机燃烧循环变动,使发动机性能得以改善。     

稀燃纯氢发动机怠速燃烧与循环变动试验

在一台加装了电控氢气喷射系统的四缸发动机上,就怠速、稀燃条件下纯氢发动机的燃烧与循环变动特性进行了试验研究。试验结果表明,在过量空气系数为2.08~3.20,利用原机电子控制单元自动调整点火角及怠速马达开度可以将纯氢发动机怠速转速控制在原机目标怠速(790 r/m in)附近。随着过量空气系数的增加,发动机传热损失有所降低,但平均指示有效压力及燃烧持续期的循环变动略有增加。当过量空气系数由2.08提高至3.20时,每循环进入发动机的燃料能量流量减少约15.4%。