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。     

基于皱折火焰面分形理论的火花点火发动机准维燃烧模型

提出了一个火花点火发动机准维燃烧模型。该模型是在双区热力学过程的基础上,采用基于皱折火焰面分形理论来描述火花点火发动机气缸内的湍流燃烧及火焰传播速度,并确定了其他子现象的计算方法。利用该模型,对在快速压缩膨胀机中模拟的沼气发动机燃烧过程进行了模拟计算。计算结果与实测值吻合较好,证实了该模型的合理性。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

废气再循环对HCCI发动机UHC和CO排放的影响

在中、低温化学反应分解链的基础上阐明了内部废气再循环(EGR)的作用,试验了火花点火和稳定燃烧在高EGR水平时的可能性,证实了第一阶段着火之前预燃反应的重要性,分析了未燃碳氢化合物(UHC)和CO的来源,指出了降低UHC和CO排放的有效方法,将预燃反应和可靠的火花点火、稳定的火焰传播与减少UHC和CO排放有效地联系在一起。指出了UHC和CO主要来自燃烧室余隙中的燃料,证实了影响UHC和CO排放的主要因素不是燃烧温度。     

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。     

生物制气-柴油双燃料发动机三维燃烧模拟

以引燃柴油喷雾混合、燃烧化学反应机理、湍流运动、NOx预测模型、初始及边界条件设定和计算网格划分为主要内容,建立了生物制气-柴油双燃料发动机的三维燃烧模型.生物制气由气化炉热解气化各种农林废弃的生物质产生,双燃料发动机由单缸、四冲程、水冷、直喷式柴油机改装,生物制气通入发动机进气管,在进气过程中吸入气缸,由柴油引燃.计算了多个工况双燃料发动机的燃烧过程及NOx排放,并与机刨花热解制气双燃料发动机试验结果进行对比分析.结果表明气缸压力及NOx排放计算结果与试验结果吻合较好.     

双燃料发动机燃烧噪声特性及影响因素分析

从时域和频域两方面综合评价双燃料发动机的燃烧噪声,分析转速、负荷、供油提前角以及生物质气替代率等因素对燃烧噪声的影响,并与柴油机的相关数据进行比较,结果表明:在21℃A供油提前角时,转速对整个频率范围内气缸压力级的影响较小,在相同转速下随负荷的增加,生物质气替代率下降,燃烧总声压级普遍增大;而当供油提前角增大至24℃A时,两种机型的气缸压力级频谱曲线变化强烈,转速的增大使其在高频范围内呈振荡式发展,负荷的增加使其在低、中频范围内增大.     

点火定时对缸内直喷汽油机燃烧及颗粒物排放的影响

采用燃烧分析仪和DMS500型快速颗粒取样分析仪,在一台缸内直喷汽油机上进行了点火定时对燃烧过程和颗粒物排放影响的试验研究.结果表明:随着点火定时的不断延迟,火焰发展期逐渐缩短,快速燃烧期逐渐增大,缸内压力峰值逐渐下降,瞬时放热率峰值和缸内最高燃烧温度均逐渐降低且后移,放热过程迟缓,膨胀行程缸内温度逐渐升高.缸内直喷汽油机排气颗粒物排放呈包括核态和积聚态颗粒物的双峰分布;随点火定时的推迟,核态和积聚态颗粒物峰值数密度均逐渐降低,颗粒物总数量浓度逐渐降低,积聚态颗粒物峰值粒径逐渐减小,而核态颗粒物峰值粒径受点火定时的影响较小.     

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。     

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。