氢燃料发动机起动控制策略与试验

将SQR480EF型发动机改造成氢燃料发动机,设计了控制单元,实现了对氢燃料发动机起动控制参数的优化控制。根据氢燃料的物理化学特性,研究了氢燃料发动机起动的控制机理,制定了相关的起动控制策略。对氢气喷射量和空气量进行精确控制,实现对氢燃料发动机起动工况空燃比的研究。同时通过大量试验调试,对点火提前角、点火闭合时间、喷气正时、电子节气门开度、起动喷气脉宽进行优化控制,使发动机起动响应时间快,起动后转速波动平稳;同时避免了氢燃料发动机起动时易出现的回火、早燃、放炮等异常燃烧现象。     

甲醇裂解气——甲醇混合燃料对汽油发动机性能影响研究

为了解醇氢能源在发动机上的应用特性,本文根据醇氢能源产生的特征以及传统汽油发动机的特点,搭建了发动机试验平台,分别测试以醇氢、甲醇、汽油为燃料时,发动机的动力特性及经济性。试验结果表明:发动机转速在1000~3000r/min范围,以醇氢为燃料的发动机的动力特性和以汽油为燃料的发动机动力特性相近,相近率达到百分之95%以上,而以甲醇为燃料的发动机的动力特性与汽油发动机相比,相近率低于百分之95%;发动机转速为1000、1500、2000、2600、3000r/min时,甲醇的燃油消耗量最高,醇氢其次,汽油最低。使用醇氢的燃油消耗量是汽油的1.5倍,但由于甲醇的价格远低于汽油,因此能够降低一定的燃料成本。     

基于压力升高率的氢燃料发动机异常燃烧分析与控制

为了消除氢燃料发动机的异常燃烧,并且为解决异常燃烧与提高氢发动机功率的矛盾提供参考,本文阐述了氢燃料发动机异常燃烧的发生机理。分析了氢发动机压力升高率与早燃的关系,研究了早燃的诊断方法,试验指出：运用小波分析方法可以诊断氢发动机在不同压力升高率下发生早燃的时间和严重程度。通过试验得出了影响氢发动机压力升高率的最主要运转因素是点火提前角和过量空气系数。在进一步分析这2个运转参数与压力升高率之间关系的基础上,得出了氢发动机关于压力升高率的控制规律。为消除氢发动机异常燃烧提供了一种定量的控制方法。     

氢燃料发动机怠速控制策略制定及参数整定

将某型号汽油机改造成氢燃料发动机,对氢燃料发动机怠速工况下回火现象的生成机理进行理论分析,制定了氢燃料发动机怠速控制策略.通过大量的怠速试验,优化标定了不同控制参数(电子节气门开度、点火提前角、点火闭合时间、氢气喷气正时),对转速控制、回火发生现象进行综合整定.用增量式PID控制算法对怠速进行稳定性研究,并对比例系数、积分系数、微分系数以及控制周期进行整定,得到了比较良好的PID控制参数,实现了高怠速和低怠速的稳定控制.达到了优化控制目标.     

进气道燃料喷射氢内燃机回火机理与控制研究

建立了包含进气道和气缸的氢内燃机三维仿真模型,研究了进气道燃料喷射氢内燃机不同转速和负荷条件下的回火机理.提出了通过优化喷氢相位,使低浓度混合气在进气门打开时首先进入气缸,降低缸内废气和热点温度,从而抑制回火的方法.仿真分析了不同转速和负荷条件下喷氢相位对进气门处混合气浓度和温度的影响,得到了最优的喷氢相位.经试验验证,优化的喷氢相位使氢内燃机能够在全工况内达到或超过混合气化学当量燃空比无回火工作.     

汽油/氢发动机燃烧特性试验与仿真

进行了当量比=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.     

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。     

柴油燃料小型涡喷发动机点火性能研究

从燃烧室和蒸发管的改进、点火器位置的选择、着火可持续性三个方面分析了柴油作为小型涡喷发动机燃料的可行性。提出了一种适用于柴油燃料小型涡喷发动机、使用电机辅助起动、氮化硅陶瓷点火器的点火方式,并确定了起动电机连接方式和点火器类型。通过若干组燃料的点火试验验证了该方式的有效性。     

氢燃料发动机点火正时控制优化

在氢燃料发动机试验的基础上,利用RBF神经网络良好的输入输出映射关系,建立起以最佳点火提前角为转速、负荷函数的优化控制数学模型.数字信号处理(DSP)芯片具有快速实时控制的优势,将其用于优化控制氢燃料发动机的点火提前角.基于RBF神经网络进行了仿真并与试验结果进行对比,结果表明:点火提前角最大绝对误差0.41°CA,最大相对误差1.5%.该优化控制模型能准确地获取氢燃料发动机最佳点火提前角.     

电喷发动机用甲醇裂解气制备与控制技术

以一台电喷发动机为研究对象,设计甲醇裂解装置和控制单元,制定控制策略,并在发动机上进行了标定试验和性能试验.结果表明:设计的裂解器及电控单元,实现了汽油起动后燃料的平稳切换及完全裂解气模式下自动运行;裂解气中除含有H2和CO外,还含有一定量的CH3OH蒸汽,其中H2占23.3％ ～ 46％,CO占11.6％ ～23％,CH3OH蒸汽占31％ ～65％;另外,裂解气发动机的燃料经济性也较汽油机有所改善.     

柴油机燃油喷雾和燃烧过程的数值模拟

介绍了作者开发的柴油机燃油喷雾和燃烧过程三维数值模拟程序的数学模型。以ＺＨ１１０５型柴油机的３种燃烧室为例,用该计算程序对燃油喷雾和燃烧过程进行了具体模拟计算,并与试验结果进行了对比,结果证明,程序具有较好的预测内燃机燃油喷雾和燃烧过程的能力。     

生物柴油/正戊醇混合燃油喷嘴内流动特性模拟

为探究混合燃油理化性质差异对柴油机喷嘴内流动特性的影响,以4种不同掺混比的生物柴油/正戊醇为研究对象,采用混合多相流模型,对柴油机喷嘴内的流动情况进行数值模拟分析。结果表明:4种燃油的压力、速度和空化分布特性基本一致;随着正戊醇掺混比例的增加,混合燃油速度和气相体积分数大小在喷孔同一截面处均表现为增加趋势,向生物柴油中掺混一定比例的正戊醇,可以显著降低生物柴油的密度、黏度和表面张力,提高燃油在喷孔内的流动性、促进燃油的空化生成,提升燃油的雾化效果。      

直喷式柴油机燃用不同燃料的放热规律研究

本文使用MATLAB软件,开发了一种适合于直喷式柴油机的通用型放热规律计算程序。利用该程序计算了直喷式柴油机燃用柴油、生物柴油等的放热规律。在YZ4102ZLQ柴油机上实测了燃用柴油和生物柴油的示功图,对比分析了两种燃料的燃烧放热特性。     

甲醇柴油混合燃料对柴油机性能的影响

在一台4102QB型直喷式柴油机上研究了柴油与不同添加比例甲醇相混合的燃料对柴油机动力性能和排放性能的影响。试验结果表明,在柴油机参数不作任何改动的情况下,燃料中随着甲醇添加比例的增加,柴油机的动力性有所下降,柴油机烟度和CO的排放量都明显降低,但HC和NOx的排放量有所增加。     

生物柴油-柴油混合燃油的试验分析

进行生物柴油及生物柴油-柴油混合燃油应用于压燃式发动机上的外特性和负荷特性试验,研究分析了生物柴油-柴油混合燃油以不同比例混合时所表现出的动力性、经济性和排放性的差异,为生物柴油-柴油混合燃油的优化控制提供基础。     

高地隙自走式喷雾机动力传动系统的设计

我国大田农作物中后期病虫害防治迫切需要高行间通过性的高效植保动力机械,因而提出了一种自走式高地隙喷杆式喷雾机的动力底盘设计方案。该动力底盘采用四轮驱动和全液压四轮转向结构,具有离地间隙高、水旱兼用及机动性好等特点。为此,进行了总体方案的设计及基本参数的确定,介绍了传动系统的方案设计及工作原理,并对变速箱传动方案进行了设计。同时,重点对行走动力传动系统传动比、喷药液压动力传动系统参数与发动机工作特性之间匹配进行研究,在保证喷雾机作业时施药行走速度与施药机具效率最佳匹配的前提下,发动机在燃料经济性较高的区域内工作,实现高效、节能和环保的设计目标。     

CNG/汽油两用汽车发动机动力性分析及改善研究

电喷汽油机使用CNG燃料后,动力性有所下降,针对此情况,提出以油门开度信号为控制信号,在小负荷工况下,燃用CNG;在大负荷工况下,改烧气为烧油的模式。通过电喷发动机台架试验证明,采用此燃烧模式在发动机大负荷工况下,动力性改善效果明显,燃料能耗有所下降。     

农业机械用柴油机排放微粒控制研究

随着国家对非道路车用柴油机排气污染物排放强制性标准的颁布,控制农业机械柴油机尾气排放已成为刻不容缓的紧迫任务。结合农业机械配套柴油机在使用过程中排气微粒的生成机理以及对环境的危害,深入探讨了控制柴油机微粒排放的处理方法,从机内净化技术、尾气后处理方法以及改善燃油品质、采用代用燃料等方面对微粒的排放控制进行了系统的探讨和研究,给出了柴油机微粒控制的基本技术路线和未来发展趋势。     

均质充量压燃发动机着火过程控制参数的研究

为了研究均质充量压缩火燃烧(Homogeneous Charge Compression Ignition, HCCI)发动机在不同燃料下的着火控制时刻影响因素,以甲烷/丙烷混和物和异辛烷/正庚烷混合物作为燃料,考察了十六烷值、辛烷值、压缩比、燃空当量比、进气温度、进气压力对HCCI发动机着火时刻的影响.计算结果表明,随着燃料十六烷值的增加,着火延迟期减小;随着燃料辛烷值的增加,着火延迟期增加.而压缩比,燃空当量比,进气温度的变化会引起燃料着火时刻的显著变化.进气压力的变化对高十六烷值的燃料着火延迟期影响较小,但对辛烷值高的气体燃料着火延迟期有一定影响.综合来说,气体十六烷值越低,辛烷值越大,着火延迟期受上述参数变化影响越大.