发动机中沼气着火延迟期的计算

沼气着火延迟期的计算是建立燃烧模型、研究沼气发动机燃烧过程的基础，本文在集总燃烧过程化学反应的基础上对火花点火发动机中沼气－空气混合气的着火延迟期进行了计算。     

CA6102型汽油和天然气发动机燃烧过程模拟计算及爆震预测

将计算焰前反应的化学动力学模型、燃烧模型及紊流火焰传播模型相结合,建立了燃料焰前反应的化学动力学模型和点火式天然气发动机和汽油机双区燃烧模型。用该模型能较好地模拟机的燃烧过程,并能实现爆震预测,用此模型对ＣＡ６１０２型发动机燃用天然气和汽油分别进行模拟计算,计算结果与试验结果吻合较好。     

剪切干涉法用于测量燃烧温度的研究

将剪切干涉法用于温度场的测量,通过对干涉图像进行处理,得到了电阻丝周围温度场的分布。将高速摄影技术用于火花点火发动机燃烧过程的研究,拍摄到发动机整个燃烧室内火焰的连续剪切干涉图像,通过对图像进一步处理,可以定量得到燃烧过程中不同曲轴转角的缸内温度场。     

点火能量对CNG低压直喷发动机燃烧特性的影响

研制了一套可变能量的高能点火系统。利用该系统研究了点火能量对低压缸内直喷天然气发动机燃烧特性的影响。研究结果表明,增大点火能量,有助于改善低压缸内直喷天然气发动机的燃烧过程,加快火核的形成和初期火焰的发展,提高燃烧稳定性,但当点火能量增大到一定值后,继续增大点火能量对发动机燃烧性能的改善作用不再明显。     

火花点火沼气机燃烧室改进的模拟实验研究

采用快速压缩膨胀机对２１３５型火花点火沼气发动机的燃烧室进行了模拟研究,结果表明,所模拟的燃烧过程存在着燃期中压力升高率较低,后燃比较严重的情况,通过采用增大压缩比,采用湍流型燃烧室的措施,可改善发动机的燃烧过程,将以上结果应用在２１３５型火花点火沼气发动机上,取得了很好的效果,从而证实了模拟实验研究的正确性。     

火花点火发动机燃用轻油基混合燃料的试验研究

通过理论分析和试验研究,探索出多种比较理想的轻油高辛烷值调合剂,开发了多种以轻油为基础油的火花点火发动机代用燃料。经发动机台架性能对比试验及缸内过程参数分析表明：轻油基混合燃料具有较好的抗爆性,火花点火发动机燃烧过程稳定,可获得与燃用汽油相近的动力性,并且具有较高的热效率;轻油基混合燃料辛烷值较高,可使发动机采用更高的压缩比工作,显著地提高了发动机动力性及经济性,可以作为火花点火发动机的代用燃料。     

基于分形理论的双燃料发动机Nox排放模拟计算

在双区喷雾卷吸模型的基础上,建立了一个基于皱折火焰面分形理论的双燃料发动机准维模型,来描述双燃料发动机气缸内的湍流燃烧、火焰传播速度等燃烧现象以及排放性能,其中包括滞燃期子模型、喷雾卷吸子模型、燃烧和火焰传播子模型.利用该模型,对一台生物制气-柴油双燃料发动机燃烧过程进行了模拟计算,预测双燃料发动机的NOx排放特性.预测计算结果与实测值的相对误差小于5%.供油提前角提前,生物制气-柴油双燃料发动机NOx排放量增加;相同工况下引燃柴油量减小时,NOx排放量减小.     

天然气发动机预燃室式燃烧系统的研究

开发了火花点火天然气发动机预燃室式燃烧系统。该发动机通过采用新型的预燃室式燃烧系统，同时对发动机的燃料供给系统、点火系统等进行改进设计，实现了两级点火和稀燃、速燃，大大提高了燃烧速度，从而改善了发动机的动力性，降低了排气温度和排放量。试验结果表明，新的天然气发动机的动力性与原机基本相当，排气污染降低，经济性良好。     

点火时刻对焦炉气发动机怠速性能的影响

针对焦炉气发动机在怠速工况下NOx排放高以及工作状况不稳定的问题进行了研究。通过CATIA软件建立了发动机燃烧室的模型,运用AVL-fire软件仿真分析了怠速工况下不同点火时刻缸内压力、排放、缸内流场及火焰密度。研究结果表明:与其他点火时刻相比,点火时刻为350℃A时,缸内燃烧初始火核稳定、火焰传播速度快且NOx排放量较低,从而使NOx的排放得到了改善,同时提高了焦炉气发动机怠速工况的稳定性。为焦炉气燃料更好地应用在发动机提供相应的理论依据。     

改善火花点火式沼气发动机性能的原理与实现方法

从分析沼气燃烧特点出发,提出了改善火花点式沼气发动机性能的快速燃烧方法,并开发出４种具有湍流型燃烧室的新型燃烧系统,实验研究表明,采用改进后的燃烧系统,可不同程度地改善火花点火式沼气发动机的性能,其中以半八卦形燃烧室的改善效果最为明显。     

基于实时性优化的内燃机燃烧分析系统研究

采用缸压传感器、数据采集卡、光电编码器和Lab VIEW软件,搭建在线缸压采集和实时燃烧分析系统平台,研究HCCI和RCCI燃烧模式的循环波动特性。针对单循环缸压测量过程中的通道效应干扰,基于频谱分析,采用FFT、线性插值法和IFFT等方法相结合的滤波方式,实现共振峰的在线自适应识别与实时滤波,较好地减少了单循环缸压的干扰误差,使单循环的实时燃烧分析成为可能。随后,基于实时滤波后的缸压曲线,计算得到内燃机的最大压力升高率、燃烧放热率、爆发压力等重要燃烧参数。利用程序算法中同步性良好的生产者/消费者运算模式提高数据的共享能力,实现了数据实时运算与数据快速储存的并行处理,提高了燃烧计算的实时性;针对发动机不同工作阶段采用了不同精度层次的计算方法,减少了进排气、压缩和膨胀阶段的计算耗时,在计算量较大的燃烧放热率计算部分,通过适当简化计算公式和公式节点运算模块来提高燃烧系统的实时性。最后,分析了燃烧分析系统的实时性,并进行了燃烧分析系统的实验验证。     

压燃式双燃料柴油机燃烧模型的研究

回顾了压燃式双燃料柴油机燃烧模型的发展历程以及一些主要燃烧模型的特点,并对当前广泛应用的准维燃烧模型进行了重点阐述。     

直喷式柴油机伞形喷雾燃烧系统的试验研究

介绍了直喷式柴油机伞形喷雾燃烧系统的燃烧过程和性能试验结果。将伞喷嘴与深缩口型燃烧室配合,在四气门单缸135型柴油机上进行了试验。试验结果表明,该燃烧系统的性能在低负荷工况较好,在高负荷工况较差。伞喷嘴的喷油率较高,燃油于着火前已几乎全部喷入缸内。伞形喷雾径向贯穿能力很弱,造成燃烧室外围的空气利用不充分。这种燃烧系统以预合燃烧为主,因而提出了直喷式柴油机新的燃烧概念。     

电控喷射压缩点火天然气发动机特性的试验研究

设计开发了由PC机控制的天然气复合供气系统和具有低散热结构的分隔式燃烧室组成的新型燃烧系统,采用陶瓷电热塞和进气空气加热的辅助手段,实现了天然气发动机的压缩点火.并对影响压缩点火天然气发动机起动性能、运转范围的相关因素进行了试验研究.     

温度分层均质压燃发动机燃烧和排放数值模拟

通过修改SENKIN程序,建立起一个有质量交换和缸壁传热的9区化学反应动力学模型.以SKLE正庚烷简化模型作为燃烧反应动力学机理,利用该模型计算了发动机的主要燃烧参数和排放物含量.结果表明,该多区模型能够准确地模拟温度分层均质压燃发动机的燃烧和排放特性.在温度分层均质压燃发动机中,外核心区、壁面边界层和缝隙是CO和HC的主要来源.其中,在外核心区产生CO和HC是由于壁面边界层和缝隙内的未燃混合气在膨胀过程中流入该区被部分氧化或没有被继续氧化.NO_x主要来源于高温的内核心区.要同时获得高效燃烧和超低排放,应适当提高壁面温度.     

双火花塞小型内燃机燃烧过程数值模拟

以某小型汽油发动机为对象,在其基本结构的基础上进行双火花塞改造。建立了三维几何模型,并对进气、压缩和燃烧的过程进行了三维瞬态数值模拟。结果表明,采用双火花塞后放热率增大,缸内峰值压力对应的曲轴转角提前,缸内平均温度增大,提高了燃烧效率;NOx的排放略有增加,但依然满足相关排放法规。采用双火花塞后可在一定程度上抑制爆震,因此可以采用更大的压缩比进一步提高发动机效率。     

双燃料发动机燃烧放热规律的计算与应用

根据热力学第一定律和双燃料发动机燃烧的特点,提出了一个描述双燃料发动机燃烧特性的多区模型,建立了求解双燃料发动机放热规律的微分方程式,基于Windows界面开发了计算双燃料发动机燃烧放热规律的软件,并应用于一台生物质制气柴油双燃料发动机。研究结果表明,双燃料发动机与燃用纯柴油时的发动机相比,着火延迟期增加,最大放热率升高,燃烧持续期延长。