天然气准均质压燃特性及其排放规律

双燃料发动机的燃烧过程接近均质压燃 (HCCI)燃烧 ,可视为准 HCCI过程。为认识其燃烧过程及排放物的生成规律和特点 ,采用发动机缸内燃烧分析以及相应工况的排放测试 ,对发动机的最高转速负荷特性和最大扭矩转速的负荷特性进行了试验研究 ,并与纯柴油燃烧过程进行了对比分析。     

压燃式天然气发动机的技术现状及展望

综述了近几年国外在天然气压缩燃烧方面的研究成果，分别从燃烧系统组成、燃烧性能、优点、存在问题等方面对均质混合压缩燃烧和非均质混合压缩燃烧两种方式天然气发动机进行了分析，在此基础上展望了各种形式的压燃天然气发动机的应用前景。     

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.     

柴油机燃用复合乳化燃料放热率的计算模型

提出了适用于柴油、甲醇、水三元复合乳化燃料和柴油的热力学放热率计算模型，并利用此模型对直接喷射式2135G型柴油机进行了放热率计算研究，计算结果令人满意。同时分析研究了压力传感通道效率、计算步长；乳化燃料中水的化潜热及示功图光顺程度等因素对复合乳化燃料放热率计算精度的影响。     

CNG发动机运转参数对燃烧放热模型计算结果的影响

为了探讨压缩天然气(CNG)发动机运转参数对不同放热模型计算结果的影响,并确定各模型的适用范围,根据点燃式CNG发动机的缸内压力、曲轴转角等测试结果,采用3种放热率模型(Gatowski etal模型,Apparent heat release模型和R-W(Rassweiler-Withrow)模型)分别计算了燃烧放热率、已燃质量分数等参数,并进一步分析了发动机运转参数对不同放热模型计算结果的影响规律.研究结果表明,采用Apparent heat release模型和R-W模型计算所得到的燃烧放热率、已燃质量分数差异很小,二者可通用;点火提前角和过量空气系数对3种模型的计算结果差异影响很小;当节气门开度较小时,3种模型的计算结果差异很小;与其他两种模型相比,Gatowski et al模型的计算结果受发动机转速的影响更加明显;当节气门开度较小或者发动机转速高时,这3种模型可通用;当发动机转速较低时,与其他两种模型相比,采用Gatowski et al模型更加理想和精确.     

CO2改善均质压燃发动机高负荷爆燃的试验

针对均质压燃(HCCI)发动机高负荷易爆燃的问题,在一台改造过的柴油机上加装CO2引入装置,进行HCCI燃烧试验.结果表明,引入高体积分数的CO2能够有效抑制HCCI发动机的爆燃并拓宽高负荷的工况范围,但随CO2体积分数增大,发动机低负荷失火可能性增加,综合对燃烧边界和负荷范围的影响,CO2体积分数应控制在1%左右.     

一种改进的压燃式内燃机理论循环

提出了一种有别于传统内燃机理论循环的改进型压燃式内燃机理论循环，并分析了实现这一循环的可能性，理论分析及试验表明，改进型理论循环不仅可以提高内燃机的循环热效率、动力性能，改善经济性能，而且可以降低柴油机的烟度值，改善排放性能，减轻柴油机的工作粗爆性，它适应了当前世界内燃机向节能、净化、环保及强化型发动机发展的趋势。     

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。     

均质充量压燃式发动机柴油混合气制备方法的研究

研究了一种新概念发动机-均质充量压燃式(HCCI)发动机.其气缸内燃烧温度低而均匀,产生的氮氧化物(NOx)非常低,其碳烟(PM)排放也很低,兼有高效率和低污染的优点.尽管均质充量压燃式发动机具有很大优点,但均质混合气的制备是阻碍其实用化的关键问题之一.为此,在总结前人研究成果的基础上,设计开发了一种用于HCCI发动机的液体燃料均质混合气制备方法.该方法是利用发动机排出废气的热量和进、排气管的复合结构实现的.     

燃料添加剂对均质压缩燃烧影响的试验

在一台改造的4缸柴油机的第4缸进行均质压燃（HCCI）燃烧试验,研究了添加剂对HCCI燃烧过程的影响。试验结果表明,在HCCI燃烧稳定工况下,没有添加剂的基础燃料PRF90（相当于90号汽油）着火滞后,燃烧放热峰值低,而混有添加剂的基础燃料则着火明显提前,燃烧放热峰值升高。在相同循环喷油量和相同转速的条件下,随着添加剂质量分数的增加,HCCI着火和燃烧放热提前,燃烧放热峰值提高,但过高的添加剂质量分数会使得发动机爆震,工作粗暴。     

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.     

基于离散小波变换的二甲醚HCCI爆震试验

在一台由柴油机改造为二甲醚进气道喷射的发动机上,用离散小波变换分析正常燃烧工况、爆震工况的缸内压力,计算其在各尺度细节部分的能量特征值,研究二甲醚HCCI燃烧的爆震特性.结果表明,正常燃烧工况、爆震工况缸内压力的能量特征值分布具有明显的规律.正常燃烧工况时,细节部分D3的能量特征值最大;爆震工况时,细节部分D1的能量特征值最大.转速升高或进气道喷射燃料添加LPG对正常燃烧工况、爆震工况缸内压力能量特征值的分布无影响,爆震强度决定能量特征值的分布.爆震强度越大,D1的能量特征值越大.根据各尺度细节部分D1、D2和D3的能量特征值可检测爆震.     

甲醇缸内直喷发动机均质燃烧特性研

在一台四缸柴油机改造的火花点火甲醇缸内直喷发动机上,高负荷时,在进气冲程将燃油喷入缸内,形成近化学计量比的混合气来实现均质燃烧.通过对典型工况的气缸压力的测量和分析,探讨了不同参数对甲醇发动机燃烧特性的影响.结果表明:甲醇缸内直喷发动机最大功率和最大扭矩比原机分别提高5.88%和20.90%,发动机最高热效率可达35.3%,远高于普通汽油机水平.甲醇缸内直喷发动机的滞燃期和急燃期随负荷的增加而变小.全负荷时,甲醇发动机的燃烧放热始点随转速的增大而推迟,滞燃期和急燃期随转速的增大而增加.发动机循环变动随工况的变化规律与滞燃期一致.     

复合供气压燃式天然气发动机的燃烧过程

根据分层燃烧的理论,设计了分隔室复合供气式压燃天然气发动机。采用化学动力学与CFD耦合的方法,对该发动机在复合供气方式下的着火和燃烧机理进行了模拟计算。结果表明,复合供气模式下由于在主、副燃烧室中可形成较明显的温度分层和浓度分层,实现了分层燃烧方式,获得了较宽的运行范围,平均指示压力达到0.63MPa,比进气道供气模式约高50%。     

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。     

天然气发动机燃料供给系统研究现状

天然气作为发动机一种重要的“清洁燃料”,日益受到人们的重视,也使天然气发动机在国内外均获得了较快的发展。主要分析了天然气在燃料供给方面的研究开发现状,包括进气道喷射、缸内直喷和预燃室进气以及未来的研究方向。     

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。