乙醇/柴油混合燃料燃烧过程数值模拟

利用CFD分析软件AVL FIRE对高压共轨柴油机燃用柴油乙醇混合燃料的燃烧过程进行模拟,通过建立三维仿真模型研究发动机燃用不同掺比燃料的燃烧特性,并对模型的准确性进行了验证。计算了乙醇掺比对发动机燃烧过程中缸内压力、累积放热量及放热率等的影响;模拟出了不同配比混合燃料下高压共轨柴油机的各方面的性能。模拟结果得出:在中高负荷下,乙醇的低十六烷值、高汽化潜热值和含氧对发动机燃烧过程中的缸内压力和放热率的影响较大,发动机燃用E10具有最佳的动力性和经济性。     

生物柴油-乙醇混合燃料的燃烧特性

研究了柴油机燃用生物柴油-乙醇混合燃料时的燃烧特性,结果表明:乙醇掺烧比小于30%时,各种不同比例的混合燃料的缸内压力曲线趋势相同;随着混合燃料中乙醇掺混比的增加,滞燃期延长,最大压力升高率增加,缸内最高燃烧压力增大,平均压力升高率曲线及峰值点依次滞后,放热率峰值增大且峰值点滞后,燃烧持续期缩短;最高平均压力升高率不大于0.6MPa/oCA,柴油机运转平稳.     

乙醇与柴油混合燃料燃烧特性的试验研究

研究了柴油机燃用乙醇和柴油混合燃料的燃烧特性.试验结果表明:乙醇混合比例小于20％时,各种不同比例的混合燃料的缸内温度曲线、缸内压力曲线变化趋势相同;随着混合燃料中乙醇比例的增加,缸内最高燃烧压力增大,最高燃烧温度增大,最大压力升高率增加,放热率峰值增大且放热率曲线及峰值点依次滞后,滞燃期延长,燃烧持续期缩短.     

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。     

柴油/乙醇燃料发动机缸内燃烧过程的数值模拟

为了研究柴油/乙醇燃料的缸内燃烧过程和污染物生成过程,采用正庚烷、多环芳香烃和NOX生成的化学反应动力学机理表征柴油燃料,柴油简化机理与乙醇简化机理对接后,与三维CFD软件-KIVA进行耦合计算.结果表明,模拟得到的缸内压力曲线与实验值吻合良好;乙醇较高的汽化潜热值使得缸内燃烧温度有所降低,可减少NOX排放;乙醇可以有效提高缸内油-气混合的均匀程度,其含氧特性增加了缸内的氧浓度,使碳烟粒子与氧的碰撞机会增大,抑制了碳烟形成.     

柴油/乙醇混合燃料特性及对增压发动机性能影响

研究了不同掺混比例的柴油、乙醇混合燃料的主要理化特性,结合十三工况实验分析了混合燃料对增压发动机性能的影响.实验结果表明：随着乙醇掺混比例的增加,混合燃料的低热值、十六烷值、粘度逐渐降低,混合燃料的低温蒸馏特性较强.发动机实验结果表明：随着乙醇掺烧比例的增加,混合燃料的动力性逐渐降低、小负荷工况下经济性恶化严重.混合燃料的CO、HC、微粒、NOx比排放逐渐增加,干碳烟比排放有所降低。     

柴油机燃用柴油/乙醇混合燃料的燃烧与排放特性

用醇类燃料作为石油的替代燃料是我国解决能源问题的一个重要途径.为此,重点研究了掺混10%和15%两种不同比例乙醇的乙醇柴油混合燃料的主要理化特性,对燃用多种比例乙醇/柴油的柴油机燃烧与排放特性进行了试验研究.试验结果表明:混合燃料燃油消耗率较高,对经济性影响不大,加入十六烷改进剂后,CO和NOX排放量进一步降低,但总碳氢排放量进一步升高.     

乙醇柴油混合燃料对柴油机排放特性的影响

分析了乙醇柴油的理化特性;在493Q柴油机上进行了燃用不同比例乙醇和柴油混合燃料的试验,对比分析了燃用柴油和混合燃料时柴油机的动力性和排放特性.试验结果表明,在柴油机参数和结构不作任何改动的情况下,随着乙醇掺混比例的增大,动力性有所下降,碳烟和CO的排放明显降低,HC和NOx略有增加.     

生物质燃油/柴油混合燃料燃烧特性

在测定生物质燃油物理特性的基础上,将生物质燃油和柴油配比,筛选出不同体积分数的混合燃料E110(10%1号生物质燃油和90%柴油混合)、E210(10%2号生物质燃油和90%柴油混合)、E120(20%1号生物质燃油和80%柴油混合)、E220(20%2号生物质燃油和80%柴油混合)。用这些混合燃料与柴油进行了台架对比试验。结果表明,在不改变发动机结构的情况下,燃用混合燃料是可行的,发动机性能没有明显的变化,节油效果显著。     

乙醇柴油混合燃料研究进展

分析了乙醇柴油混合燃料理化性质,详细介绍了目前乙醇柴油燃料在互溶性和燃烧排放性能等方面的研究进展,指出了今后柴油内燃机燃用乙醇燃料的趋势。     

配气相位对天然气发动机燃烧和排放的影响

对改装为火花点火式天然气发动机的柴油机配气机构的配气相位进行了优化设计,并在发动机台架上进行了对比试验,研究了配气相位对发动机燃烧及排放的影响.试验结果表明:随着气门重叠角的减小,HC和NOx排放量有所降低,但高转速时过小的气门重叠角,不利于HC排放量的降低;气门重叠角的减小使得缸内可燃气体浓度降低,在抑制NOx生成的同时,也损失了部分功率,因而在降低有害排放的同时,还要兼顾动力性;随着转速的升高,要适当增大点火提前角,以保证其动力性,避免后燃,降低排温.     

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。     

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.     

燃烧室几何形状对柴油机燃烧过程影响的研究

为研究燃烧室几何形状对柴油机缸内混合气形成状况及燃烧质量的影响。应用CFD软件F ire对三种不同几何形状的燃烧室内的燃烧过程进行了数值模拟,并比较了燃烧室内速度场、燃油浓度场和温度场在不同曲轴转角时的分布情况。计算结果表明燃烧室几何形状会影响缸内的速度场和燃油分布,从而影响混合气的形成、燃烧的进行、温度场的分布和NO的生成。计算结果为柴油机的改进和优化提供了依据。     

燃烧光强与燃烧放热规律的转化模型

由于柴油机的燃烧光强不能等同于放热率,而且燃烧光强的形成机理也不够清楚,采用线性的方法难以求得两者之间的转换模型。基于BP神经网络,建立了柴油机的燃烧光强与放热率之间的非线性关系,研究了由燃烧光强重构放热率的神经网络方法。     

CNG发动机燃烧室形状对气流运动和燃烧特性的影响

为提高天然气发动机的燃烧品质,基于6105型涡轮增压CNG发动机,通过建模分析法,对发动机不同燃烧室形状对缸内气流运动和燃烧特性的影响进行了三维数值模拟研究。研究结果表明,燃烧室形状对挤流的形成和燃烧过程有着重要影响。缩口型燃烧室具有较大的挤流强度和较长的涡流持续期,火焰传播速度快,燃烧性能好,但其火花塞附近的热负荷较大,NOx的含量高。敞口型燃烧室挤流强度较弱,火焰传播速度较慢,燃烧性能最差。直口型燃烧室则介于两者之间,既能保证较快的火焰传播速度和较好的燃烧性能,又降低了其火花塞附近的热负荷和NOx的排放量,是较适合天然气发动机采用的燃烧室。     

ZS195柴油机掺氢燃烧试验研究

在标定转速下试验研究了小比例掺氢燃烧对ZS195柴油机工作过程、排放和经济特性的影响。试验结果显示:ZS195柴油机掺氢燃烧后,随着掺氢率的增加,缸内最大爆发压力和压力升高率峰值都会增加;ZS195柴油机进行小比例掺氢燃烧会降低HC、CO和烟度排放水平;富氢进气会提高缸内混合气燃烧速度,改善缸内燃烧质量,使柴油机热效率有所增加;柴油机排温和NOx排放也会随着掺氢率的增加而增加。     

燃烧室和喷油器结构对重型柴油机性能与排放的影响

在一台两级增压共轨重型柴油机上,重点研究燃烧室与喷油器结构参数、废气再循环(EGR)参数等因素对燃烧过程、性能和排放特性的影响。数值模拟结果表明,相比原机燃烧室（CR17.5）,CR16.8和CR16.2的缸内混合气湍动能增大,油气混合更为均匀。试验结果表明,相比CR17.5和CR16.2,CR16.8能有效提高燃烧反应速率、缩短燃烧持续期而降低有效燃油消耗率（BSFC）,CR16.2因压缩比降低过大,BSFC最高。综合数值模拟与试验结果发现,大负荷等EGR率时,CR17.5的NOx和碳烟（soot）生成量最高,但最终的碳烟排放量低于CR16.2。CR16.8缸内湍动能最高,NOx 与碳烟之间的折衷关系明显改善。喷油器优化匹配试验结果表明,相比原机直孔喷油器,带倒锥度喷孔且孔径减小的喷油器S4和S5能显著降低碳烟,明显改善NOx与碳烟之间的折衷关系。     

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.     

小缸径直喷增压柴油机燃烧及放热规律研究

柴油机的燃烧过程与其动力性、经济性、排放特性、噪声及强度等直接有关,在很大程度上影响柴油机的综合性能。本文根据实测小缸径直喷增压柴油机不同负荷及转速时的气缸压力,分析其燃烧过程特性及放热规律。结果表明,为降低最大燃烧压力及NOx排放,小缸径直喷增压柴油机采用的喷油提前角较小,柴油机在大部分工况下,燃烧始点较迟,最大压力升高率、最大燃烧压力较低,其对应相位较迟,放热规律也较低。