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。     

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。     

三缸车用小型汽油机富氧燃烧特性的研究

为研究富氧燃烧对发动机燃烧特性和排放特性的影响,基于一台三缸PFI小型车用汽油机,以三维CFD与一维流动计算、基元反应计算相耦合的计算方法对不同进气氧含量下的缸内燃烧进行仿真。研究结果表明,进气富氧能够强化缸内燃烧,当进气氧含量由23.3%增加到31.3%时,发动机的缸压峰值由5.24MPa升高到8.45MPa,缸压峰值相位由13.3℃A ATDC提前到5.8℃A ATDC,放热率重心也由12.6℃A ATDC提前到6.1℃A ATDC;且此时发动机的指示功率由6.0kW提高到7.2kW,升高约20%,富氧燃烧能够有效提高发动机的功率输出;另外富氧燃烧使缸内的平均燃烧温度升高,导致发动机传热损失和燃烧废气带走的能量增加,使发动机指示热效率降低,油耗增加。研究结果还表明随着进气氧含量的增加发动机最佳点火提前角推后,进气氧含量每增加1%,最佳点火提前角推迟1.5℃A。     

基于BP神经网络的HCNG发动机非正常燃烧仿真研究

为了解HCNG发动机某工况下的缸内燃烧情况,利用该工况的台架试验缸压数据,分析对比每个循环缸压值与平均缸压值,从理论上确定发生失火等非正常燃烧的循环。在Matlab中建立BP神经网络,利用理论分析的数据对其进行训练仿真。仿真结果显示,BP神经网络的表现函数mse为0.0229,可用于准确判断缸内的非正常燃烧情况。     

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。     

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。     

不同掺氢比天然气发动机的燃烧排放特性

在电控喷射、火花点火的增压发动机上进行了掺氢比(氢气占混合气的体积分数)为0～50%HCNG混合气的固定工况试验.又通过改变点火提前角和当量空燃比,找出不同掺氢比混合燃料的最佳点火提前角和稀燃极限.试验结果表明:HCNG发动机最佳点火提前角随掺氢比的增加而减小,指示热效率则随掺氢比的增加而增加;稀燃极限随掺氢比的增加而增加;燃烧持续期随掺氢比的增加而减少,着火延迟期随掺氢比的增加而减少;随着掺氢比的增加,Nox和CO排放量升高,CH4排放量降低.     

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。     

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%。     

天然气发动机燃烧过程非线性动力学特性

利用非线性动力学数据分析技术对增压中冷天然气发动机燃烧过程的动力学特性进行了研究,结果表明:混合气浓度从当量比=1.00降低到稀燃极限时由缸压时间序列重构的二维相空间中,系统运动轨线都是有限范围内的非周期运动,轨线具有复杂、扭曲、重叠的几何结构;无论发动机是在当量混合气还是稀燃极限条件下运行,嵌入维m大于某一值以后,吸引子的关联维D均能达到饱和值且为分数,随着混合气变稀,燃烧循环变动增加,D逐渐增加,当=1.00、0.77、0.70和0.63时D分别为1.27、1.33、1.58和1.87,最大Lyapunov指数(LLE)大于零,分别为0.008 6、0.011、0.013和0.015 7,因此天然气发动机燃烧系统是一个低维非线性混沌系统。     

小型汽油机燃用沼气性能优化措施试验研究

介绍沼气成分、燃烧特性,分析各组成成分对燃用沼气的汽油机性能的影响,讨论采用的净化技术,提出汽油机燃用沼气性能优化的技术措施。通过对改装的沼气发动机性能和原机对比试验研究,证明在提高压缩比,增大进气量,采用蓄电池点火装置及增大点火提前角等技术措施下,汽油机燃用沼气启动容易,动力性接近原机指标。     

电喷发动机与汽油添加剂适应性试验分析

乙醇用作汽油添加剂对电喷发动机性能影响很大。结合有关乙醇汽油的研究及应用情况,在JM491Q-ME型发动机上与燃用无铅汽油时进行适应性对比试验,分析了E10#汽油对电喷发动机适应程度,提出发动机适应新燃料的结构改进方案。研究表明:在不改变发动机整体结构条件下燃用乙醇添加剂汽油发动机功率和扭矩输出有所降低,通过有针对性的对发动机做些小的结构调整,如采用增压技术、增加压缩比等使其适应油料变化不仅能够弥补动力性不足,还能提高燃油经济性,降低车辆排放污染。     

E10乙醇汽油在通用小型汽油机中的应用研究

在非道路用车辆中使用的通用小型汽油机未做调整的情况下,试验研究了燃用E10乙醇汽油对发动机动力性、经济性及排放性的影响。试验结果表明,通用小型汽油机燃用乙醇汽油后,动力有所下降,但下降幅度不超过5%;与93#标准汽油相比,中小负荷下乙醇汽油的燃油消耗率有所增加,而大负荷时与汽油基本持平;按照EPA排放法规对其比较排放性,发现乙醇汽油在满足法规要求的情况下,CO有所下降,而HC,NOx有所增长。     

EGR与富氢进气对柴油机性能和排放的影响

试验研究了利用EGR加富氢进气改善ZS195型柴油机性能和排放的可行性,在标定转速下试验研究了不同EGR率、掺氢率对ZS195型柴油机工作过程、排放和经济特性的影响.研究结果表明:在高负荷工况,当EGR率一定时,随着掺氢率的增加,缸内峰值压力和压力升高率峰值增加.EGR加富氢进气可以降低HC、CO排放量和烟度,但NO_x排放量有所增加.ZS195型柴油机采用EGR技术后,富氢进气会提高缸内混合气的燃烧速度,改善缸内燃烧质量,发动机的热效率有所增加.     

配气正时对汽油机性能影响的研究

为了改善车用发动机的性能指标,以内燃机仿真软件BOOST为平台,建立了四缸汽油机的工作过程仿真模型,并通过模拟计算研究了进气正时对汽油机充量系数、扭矩和燃油消耗率的影响.研究结果表明,在发动机转速较低时,发动机的充量系数和扭矩随着进气正时的提前有不同程度的提高;而在发动机转速较高时,发动机的充量系数和扭矩会随着进气正时的推迟有不同程度的提高.计算结果为汽油机的改进和优化提供了依据.     

混合动力车用汽油机效率模型研究

混合动力车用汽油机效率模型能够解决因不确定的油耗特性导致其发动机控制准确性难以保证的难题。通过理论分析和对LJ491QE1型、DA4G18-AA型汽油机的大量试验研究,提出换气当量损失和换气经验当量损失作为通用效率模型,用于确定混合动力车用自然吸气、进气道喷射式汽油机动态变化的高效工作区理论;换气经验当量损失仅利用进气压力、排气压力两个参数,就能准确地确定自然吸气、进气道喷射式汽油机动态变化的高效工作区,并且较换气当量损失具有更好的响应性。     

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.     

RBF神经网络软测量技术在汽油机CO排放中的应用

以汽油机排放污染物CO难于进行实时控制测量为例,讨论了神经网络技术在汽油机中应用的前景,提出了神经网络软测量的概念,建立了基于汽油机排放污染物CO的神经网络控制模型,并应用MATLAB软件编程对该神经网络进行学习训练。结果表明:该模型可在没有专用的汽车排放仪器时进行CO排放值的测量,也可用于CO的实时控制。