柴油机富氧进气燃用乳化柴油的循环变动与燃烧特性

在直喷柴油机上采用进气增氧（氧气在进气中的体积分数为21%、23%、25%和30%）技术,对燃用不同掺水比乳化柴油（水在乳化柴油中的体积分数为0％、10％、20％和30％）的循环变动及燃烧特性进行研究;实验工况为发动机经济转速、中等负荷,采集20个连续循环,取最大爆发压力值,计算循环变动率。研究结果表明：在纯柴油条件下,随氧含量的增加,缸内最大爆发压力增加,循环变动率降低,燃烧始点提前;在使用乳化柴油时,着火点随水乳化率的增加而推后,但其依然遵循随进气O2体积分数增加而提前的规律;含水率达30%时,着火延迟加大,燃烧组织恶化,循环变动加大。     

柴油机燃用不同乳化率柴油与富氧进气试验与模拟

在直喷柴油机上采用氧体积分数为21％、22％、23％和24％进气增氧技术,燃用含水率为0％、10％、20％和30％(体积比)的乳化柴油,进行试验研究及数值模拟.测试工况为被测发动机的最大扭矩点.试验及模拟结果均表明:在燃用相同乳化柴油,随进气氧体积分数的增加,燃烧始点提前,最大压力增加.在相同进气氧体积分数条件下,着火点随乳化柴油含水率的增加而推后.不同的进气氧体积分数及不同含水率的乳化柴油相互搭配可以控制燃烧室内着火时刻和着火速度.燃用30％乳化柴油,氧体积分数从21％增加到24％时NO排放均不超过原机.20％乳化柴油在22％氧体积分数以下效果较好.10％乳化柴油只是在空气助燃时比原机好.碳烟的排放随氧体积分数的增加而降低,亦随乳化率的增加而降低,使用乳化柴油和进气富氧均可使发动机的碳烟排放低于原机碳烟排放.从缸内温度场分布可知,燃料内的含水率对缸内的低温化学反应影响较大,进气内的氧体积分数对高温反应有较大影响.     

DMC/柴油混合燃料共轨柴油机燃烧循环变动研究

研究了不同条件下DMC/柴油混合燃料共轨发动机的燃烧循环变动,以及COHR和EGR率对燃烧循环变动的影响。结果表明:共轨发动机燃用不同燃料时的燃烧循环变动率都较小;D10燃料燃烧的循环变动率大于纯柴油;发动机大负荷时的循环变动率相对较小;随着COHR的增加,以pmi为表征参数的循环变动系数变化不明显;以pmax为表征参数的循环变动系数略有增大,而以θd为表征参数的循环变动系数明显增长;D10燃料的循环变动系数随EGR率的增加呈缓慢增长,柴油则相对平稳;高的平均指示压力对应着短的火焰发展期。     

小型直喷柴油机循环变动工况分析

研究采用低旋流进气、浅ω型燃烧系统的S195型直喷柴油机的循环变动，用最大爆发压力以及所在时刻φA、最大压力升高率dpz／dφ及其出现时刻φB、平均指示压力Pi等指标进行评价。通过分析怠速工况、最大扭矩工况、标定工况的循环变动情况，表明由于主要采用空间混合燃烧的方式，无论是在最大扭矩工况还是标定工况，燃烧都比较粗暴，Px变动适中而dpz／dφ变动较大，机械负荷较大。同时，φA和φB集中而适时，燃烧比较完善，Pi的变动率较小而稳定，动力性较好。怠速时的循环变动率比较大。     

柴油机燃用F-T柴油/生物柴油混合燃料的燃烧及排放特性

为探究生物柴油对柴油机燃用F-T柴油燃烧过程和排放性能的影响,配制F-T柴油/生物柴油混合燃料(B10F-T、B20F-T、B30F-T),在柴油机上进行试验。结果表明：随着生物柴油掺混比增大,缸内最大爆发压力逐渐增加。与F-T柴油相比,生物柴油掺混比分别为10%、20%、30%时,缸内最大爆发压力分别增加1.9%、5.1%、6.9%,对应的时刻轻微滞后,且放热始点后移,放热率峰值增大。生物柴油掺混比由0增加到30%,燃烧过程滞燃期延长1 ℃A,燃烧始点后移,燃烧持续期略微升高,由35.4 ℃A增加到36.1 ℃A,燃烧重心由4.8 ℃A后移到5.9 ℃A,缸内最大燃烧温度由1 872 K升高到1 951 K。在中高负荷时,碳烟排放随生物柴油掺混比增大而明显降低。在F-T柴油中掺混生物柴油可以有效地降低HC和CO排放,HC和CO排放随生物柴油掺混比增大几乎呈线性下降趋势。随着负荷继续增加,混合燃料的HC和CO排放均逐渐下降,在75%负荷时,与燃用F-T柴油相比,生物柴油掺混比分别为10%、20%、30%时,CO排放分别降低2.9%、7.8%、12.1%。在不同负荷工况下,随着生物柴油掺混比例的增加,NOX排放均呈上升的趋势,且在高负荷工况下NOX排放上升更加明显。     

供油系统对二甲醚发动机燃烧循环变动的影响

通过采集分析二甲醚发动机示功图,试验研究了喷射系统参数和低压供油系统参数对二甲醚发动机燃烧循环变动的影响.结果表明:增大喷孔直径可以减小燃烧循环变动,高速时喷孔直径对燃烧循环变动的影响较低速时更显著;增大喷油器的开启压力,低速时燃烧循环变动增大,高速时则反之;发动机负荷增加,燃烧循环变动减弱;供油提前角从BTDC 6°CA提前到BTDC 13°CA后,燃烧循环变动系数呈先增大后减小的趋势;增加低压供油系统储能器的体积可以有效控制燃烧循环变动.     

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。     

双燃料发动机燃烧经济性和稳定性研究

对天然气和柴油双燃料发动机的复合燃烧规律进行了研究,主要阐述负荷、转速、替代率、柴油供油特性、引燃油量、进气混合气浓度和供油提前角等因素对双燃料的耗热率、燃烧循环变动和爆震燃烧的影响。特别指出天然气、柴油双燃料燃烧经济性和稳定性的主要特点、存在问题及解决的途径。     

混氢对稀燃汽油机怠速性能的影响试验

在一台安装了氢气电控喷射系统的汽油机上,通过调整喷氢脉宽,研究了氢气占进气体积分数为3%时混氢对稀燃汽油机怠速燃烧与排放性能的影响.试验结果表明,混氢后发动机指示热效率提高;火焰发展期与快速燃烧持续期缩短;过量空气系数为1.3时,平均指示有效压力的循环变动系数由原机的33.9%降低至混氢后的13.7%;稀燃条件下,进气混氢有利于改善汽油机怠速时的HC、CO与NOx排放.     

混氢对稀燃汽油机怠速性能的影响试验

在一台安装了氢气电控喷射系统的汽油机上,通过调整喷氢脉宽,研究了氢气占进气体积分数为3%时混氢对稀燃汽油机怠速燃烧与排放性能的影响。试验结果表明,混氢后发动机指示热效率提高;火焰发展期与快速燃烧持续期缩短;过量空气系数为1.3时,平均指示有效压力的循环变动系数由原机的33.9%降低至混氢后的13.7%;稀燃条件下,进气混氢有利于改善汽油机怠速时的HC、CO与NOx排     

自然吸气与增压柴油机循环波动的比较

试验以1台自然吸气直喷柴油机及1台相同排量的增压中冷柴油机为研究对象,采用高速数据采集系统测录不同负荷、中冷温度以及供油提前角下的多个循环的缸内压力及油管泵端压力,编程计算放热规律并进行循环波动研究,对两者的燃烧及放热规律循环波动进行比较.试验表明:自然吸气直喷柴油机放热规律循环波动比较大.     

标定工况柴油机燃用小油桐油料的循环波动研究

在单缸水冷四冲程柴油机上针对不同的小油桐油料进行了标定工况试验,测录了多循环的瞬时气缸压力与高压油管燃油压力,对比分析了喷油与燃烧过程中各参数的循环波动。结果发现,小油桐油的喷油始点比柴油迟1°CA,喷油持续期相当,最高喷油压力要高出近5 MPa;滞燃期比柴油缩短约3°CA,燃烧始点早于柴油约2°CA,燃烧压力升高率明显比燃用柴油时低,最高燃烧压力也低于柴油。在循环波动上,柴油的滞燃期、燃烧始点均较稳定。燃用加热后的小油桐油平均指示压力的波动率较低,其燃烧过程,特别是后燃期较为稳定。     

压缩空气驱动自由活塞膨胀机-直线发电机特性试验

提出了一种采用有机朗肯循环(ORC)系统的自由活塞膨胀机-直线发电机(FPE-LG)试验样机,并在压缩空气试验平台上对FPE-LG样机的运动特性进行了试验研究。结果表明,在进气压力较高的工况下,FPE-LG能够稳定运行,基准位置处活塞速度和运行止点位置的循环变动较小。当进气压力为0.2 MPa,工作频率为2.5 Hz时,活塞最大速度接近1.2 m/s;进气角、排气角和进气压力对活塞运动的对称性和直线发电机输出功率有重要影响,减小排气角或增大进气角,有利于提高活塞运动的对称性、减小活塞运动的循环变动、明显改善直线发电机的输出功率。当进气压力为0.19 MPa,工作频率为2.5 Hz时,直线发电机输出功率的峰值最大,约为19.0 W。     

煤层气—空气预混层流火焰特性试

利用高速摄影技术,在定容燃烧弹中研究了不同燃空当量比、初始压力和煤层气中CH4浓度对煤层气燃烧火焰传播速度和层流燃烧速度的影响.研究结果表明:在燃空当量比为1.1时层流燃烧速度最大;燃烧开始时,随着初始混合压力的增加,最大燃烧压力明显增加,火焰传播速度和层流燃烧速度减小,火焰半径大于40 mm后,层流火焰传播速度和燃烧速度又随初始压力的增加而增大;随着煤层气中CH4浓度的增加,层流燃烧速度和最高燃烧压力显著增大.     

多缸柴油机燃烧过程缸间差异统计分析

分析了多缸柴油机产生缸间差异的原因,提出了采用统计学STUDENT试验方法判别多缸发动机缸间差异产生的原因。实测了一台四缸直喷式柴油机气缸压力,分析其平均指示压力、燃烧始点、最大气缸压力和最大压力升高率及对应相位等参数的波动与缸间差异,并对平均指示压力缸间差异进行统计分析。结果表明,该柴油机燃烧过程缸间差异较大,其产生的原因并非偶然,而是存在技术原因,需要进行改进。     

基于神经网络的汽油HCCI发动机空燃比控制策略

均质压缩燃烧(HCCI)在控制上存在难点,其中关键是基于循环的空燃比实时控制.HCCI汽油机没有能直接表征发动机每循环进气量的参数,因此,采用动态递归神经网络(Elman网络)预测HCCI发动机每循环的进气量.通过氧传感器闭环和瞬态工况中的油膜补偿,实现对HCCI发动机的稳态及瞬态工况下空燃比的精确控制.试验表明:汽油HCCI发动机神经网络预测模型及空燃比控制策略能满足HCCI发动机实时控制的需求.     

汽油-丁醇混合燃料在汽油机中燃烧的数值模拟研究

运用CFD软件模拟了汽油掺混丁醇后的燃烧过程。将丁醇按体积比10%、20%和30%与汽油掺混,研究了这3种混合燃料在不同当量比时缸内温度、缸内压力、放热率和NO排放的情况,并与汽油作了比较。结果表明:燃用B10和B20的发动机缸内温度和缸内压力值均较汽油增大,而B30与汽油的接近。在稀混合气区,混合燃料的放热率均较汽油高;在浓混合气区,混合燃料的放热率较汽油的低。B20和B30在各当量比时的NO排放均较汽油低,B10在稀混合气区低于汽油,在浓混合气区高于汽油。     

定容燃烧模拟装置内氢气绝热理论燃烧温度的计算

进行了定容燃烧模拟装置内氢气绝热理论燃烧温度的热力学分析和计算,在定容燃烧弹内,实际的燃烧过程是定容过程而不是定压过程,应在定容绝热条件下进行氢气绝热理论燃烧温度的计算,氢气的定容绝热理论火焰温度和定压绝热理论火焰温度是不同的,在化学反应平衡方程式所需的化学计量浓度附近,其燃烧温度和压力都达到最大值。