甲醇汽油燃烧特性模拟分析研究

甲醇作为点燃式汽油机的代用燃料之一，由于其理化特性不同于汽油，其燃烧特性也与汽油不同。作者应用燃烧学的准维模型理论，建立汽油机燃用甲醇汽油时压缩、燃烧、膨胀三个过程模型，并利用燃烧分析仪实测结果对模型进行了验证，模拟分析研究了JM491Q汽油机燃用不同甲醇汽油动力性的变化。对发动机燃用低比例甲醇汽油的动力性能进行了评价。     

发动机燃用醇类混合燃料的燃烧特性研究

按照体积分数分别配制出不同比例的丁醇汽油混合燃料和乙醇汽油混合燃料,研究电喷汽油机在不作改动的情况下,燃用丁醇汽油和乙醇汽油混合燃料时的燃烧特性变化情况。研究结果表明:在不改变发动机任何参数的情况下,发动机燃用醇类汽油混合燃料指示热效率略有升高,充量系数略有下降,小负荷时,醇类燃料的循环波动较大,而大负荷时,其循环波动小于纯汽油,E30的燃烧持续期最短,而B30相对于汽油变化不大。     

代用燃料C5与LPG在汽油机中应用的比较研究

试验和资料表明：代用燃料碳－５（Ｃ５）和液化石油气（ＬＰＧ）均能在汽油机中燃烧，汽油机燃用Ｃ５的耗油率比燃料ＭＯＮ７０汽油低。通过对Ｃ５、ＬＰＧ、汽油之间的比较分析得知：Ｃ５的辛烷值、热值虽低于ＬＰＣ，但均高于汽油；汽油机燃用Ｃ５无需设置附加供气装置；Ｃ５易于储存、运输、携带，且安全性较好，故从应用角度出发，汽油机燃用Ｃ５比燃用ＬＰＧ更适宜。     

直喷汽油机SI/HCCI燃烧过程的CFD模拟研究

建立了缸内直喷HCCI汽油机三维数值模型,且搭建了CFD-化学动力学反应机理计算模型.基于该计算模型平台研究了缸内直喷汽油机SI/HCCI燃烧模式下的燃烧与排放特性.分析了缸内喷雾发展过程、混合气空间分布以及不同燃烧模式下缸内压力与NO排放.研究结果表明,与传统火花点火燃烧模式相比,均质压燃模式下缸内温度空间分布更佳均匀;缸内压力升高率更高;但是燃烧持续期有所缩短.     

低比例甲醇汽油对发动机性能影响的试验研究

本文作者介绍YH465Q 1E电喷汽油机台架上进行的低掺烧比甲醇汽油(M15,M20)的应用试验,并对试验结果进行了分析。试验结果表明该电喷汽油机燃用M15和M20与燃用93#汽油相比,低转速时,动力性略有下降,燃油消耗率略有增加;高转速时,动力性略有增加,燃油消耗率略有下降;尾气排放中THC与NOX有明显降低。     

超临界乙醇提质生物油的汽油机试验研究

配制了典型的模型油模拟提质产物中的中质成分(沸点为80~200℃),在1台单缸4冲程汽油机上对模型油、模型油-汽油混合燃料及汽油进行试验研究.结果表明:调整化油器结构适当增加供油量,在不改变发动机其他特性的条件下,燃用模型油的动力略微下降,下降幅度在5%以内,能耗率平均下降了8.47%;HC和CO排放远远低于汽油,平均下降了42.97%和66.7%,但NOX和CO2排放明显上升,相对汽油平均分别上升了29.47%和20.17%.对汽油机不作任何调整,燃用模型油体积分数10%(B10)和20%(B20)的混合燃料的动力特性及排放特性一般介于汽油与模型油之间.     

掺氢汽油机燃烧过程的准维模型构建

为研究不同工况下掺氢汽油机燃烧特性,构建并验证了用于计算掺氢汽油机缸内燃烧过程的准维模型.模型基于理想气体状态方程、质量守恒方程、热力学第一定律,建立双区热力学微分方程组,通过湍流卷吸模型确定燃烧放热率,通过掺氢汽油层流火焰速率关联式反映掺氢对混合气火焰特征的影响规律,并利用MATLAB数值分析软件完成方程组的求解过程.结合内燃机台架试验,对不同掺氢体积分数、混合气当量比、进气道压力条件下模型的准确性进行了验证.对比结果表明,该模型能准确地反映不同运行条件下掺氢汽油机的燃烧特性.     

低比例甲醇汽油对发动机性能影响的试验研究

本文作者介绍YH465Q-1E电喷汽油机台架上进行的低掺烧比甲醇汽油(N15，／M2．0)的应用试验．并对试验结果进行了分析。试验结果表明该电喷汽油机燃用M15和M20与燃用93^#汽油相比，低转速时．动力性略有下降，燃油消耗率略有增加；高转速时，动力性略有增加，燃油消耗率略有下降；尾气排放中THC与NOx有明显降低。     

双燃料发动机气缸压力变动研究

为了准确测量发动机气缸压力、分析燃烧过程,开发了一套可同时测量多缸汽油机各缸示功图的高速数据采集系统,最多同时采集16路信号,最大采样频率1MHz.应用本数据采集系统对化油器发动机改造的双燃料发动机进行了测试.每个气缸测量了至少50循环的压力数据,用倒拖最大压力的平均值为评价标准比较了各缸的进气量差异.同时,分别连续测量了各个气缸燃烧汽油和CNG时的燃烧压力.最后,用最大燃烧压力的平均值和变动系数比较了各缸的燃烧变动.实验结果表明,实验用发动机的各缸进气和燃烧状况存在明显差异,而燃用CNG时最大燃烧压力的变动系数小于燃用汽油时的数据.     

小型汽油机工作过程的数值模拟

为了研究液化石油气(LPG)发动机的燃烧特征及其影响因素,预测LPG发动机性能,分别对GY6汽油发动机和LPG发动机进行了数值模拟,通过实验分别测取了燃油和燃气的示功图,将实验结果与模拟计算结果进行对比,验证模型的可靠性.模拟计算是在分析火花点火发动机缸内湍流特性基础上,建立了发动机燃烧计算的双区模型,分别用汽油和LPG对GY6汽油机的工作过程进行了模拟,通过建立物性参数模型、传热模型、湍流卷吸燃烧模型、燃烧室几何尺寸计算模型等相应的子模型,实现了燃烧过程的计算;同时结合实验数据进行验证,实验表明计算结果合理,在小型汽油机性能预测研究中建立的准维湍流卷吸燃烧模型是可行的.     

甲醇对点燃式发动机燃烧和性能的影响

在一台配有双燃料化油器的单缸点燃式发动机上进行了不同甲醇、汽油混合比的燃烧特性研究。实验表明,当燃料中的甲醇比例增加后,尤其是在稀混合气条件下,发动机的着火延迟期缩短,循环变动率明显减少,发动机的性能提高。当甲醇比例超过５０％后,燃烧特性与纯甲醇相近。     

甲醇机燃烧过程的研究

为了使甲醇机的经济性、动力性和循环变动获得进一步改善,笔者对甲醇机的燃烧过程进行了全面试验研究,并与汽油机进行了对比。本文仅就其点燃式甲醇机试验结果进行了分析、论述。试验结果表明:甲醇机的经济性、动力性比汽油机好,燃烧过程的循环变动远远小于汽油机。     

车用492M甲醇发动机的试验研究

为了开发汽车代用燃料,在车用492QA汽油机的基础上,开发出车用492M甲醇发动机.采用进气预热来保证燃料的雾化效果和混合气的形成质量、缩短暖机时间;采用M90甲醇燃料和PTC加热器来改善甲醇发动机冷起动性能;采用提高压缩比、选配火花塞、调整点火提前角等多项措施来确保甲醇发动机的动力性、燃料经济性、排放性和工作可靠性,注意严格限制发动机缸内最大爆发压力.492QA汽油机和492M甲醇发动机台架性能试验结果表明:采用上述技术措施,可有效地改善车用492M甲醇发动机的起动性、动力性和热效率,最夫功率增加2.4%,最大转矩增加6.2%,摄高热效率增加20.7%,最高排气温度下降9.4%,从而证明车用492M甲醇发动机的开发是成功的.     

高掺混比甲醇汽油对发动机性能的影响

使用高掺混比甲醇汽油为燃料,通过台架试验,研究不同掺混比例对车用发动机油耗以及尾气排放的影响,同时探讨了对未燃甲醇和甲醛的排放量与负荷的关系.结果表明:使用高掺混比甲醇汽油,有利于降低HC、CO的排放,但对NOx的排放影响不大;在3种混合比例不同的甲醇汽油中,甲醇的质量分数为30%的汽油燃料(M30)能使发动机获得较优越的经济性能.     

用于汽车发动机的无铅低辛烷值汽油、甲醇、水和表面活性剂组成的乳化液

汽油、无水甲醇与某些溶剂的混合液已被用作汽车发动机的燃料。但溶剂的价格高,混合液吸潮后很难避免分层。为了克服这些困难,可采用下述方法制成乳化液:5公斤自制的非离子表面活性剂 FY-728溶入约740公斤、辛烷值为53的无铅直馏汽油,与160公斤甲醇、100公斤水混合、经转齿机械搅拌制得油包水型的乳化液,其辛烷值剧增至78.4。乳化液在汽车发动机进行了台架和道路试验,其有效功率及比油耗和汽油相近。甲醇的热值虽然还不到汽油的一半,但可按重量比约1:1地当汽油使用.本方法可使用价格低廉的含水粗甲醇代替无水甲醇。乳化液不含剧毒性的抗爆震剂四乙基铅,从而消除了铅对大气的污染。     

492QC发动机燃用天然气的实验研究

在不同的节气门开度、转速、空气燃料比、点火提前角等运转条件下,对改装的 ４９２ＱＣ天然气发动机和原发动机（燃用汽油）的扭矩、功率、天然气消耗量（或燃油消耗量）、空气消耗量等进行了测量．实验结果表明,当发动机由燃烧汽油时的工作状态直接变换为燃烧天燃气时,发动机的扭矩或功率下降非常大,在最大扭矩点约为燃烧汽油时的１７％;发动机燃用天然气时,与浓混合气条件相比稀混合气条件的扭矩在高速时较大,低速时较小,并且最大扭矩对应的转速较高;增大点火提前角,可使发动机燃烧天然气时的动力性得到改善,但这种改善是有限的．     

不同辛烷值汽油对增压直喷汽油机影响的研究

通过台架试验,在涡轮增压缸内直喷（T—GDI）汽油机上研究辛烷值对车用汽油机动力性、经济性和排放的影响。试验结果表明：高辛烷值汽油能够提高汽油机的动力性,97号汽油在2000r／min时的外特性指示平均有效压力相对于95号汽油升幅达4．07％;在试验工况下,燃用高辛烷值汽油能够改善发动机的燃油经济性,中等负荷时油耗率降幅较大,而低负荷和高负荷时油耗率的降幅都较小,转速为2000r／min,制动平均有效压力为0．9MPa时油耗率最大降幅达2：8％;燃用高辛烷值汽油对降低THC、CO和NOx排放不利,97号汽油与95号汽油相比,大负荷时CO和THC的排放明显增加,NOx排放受转速和负荷共同影响,97号汽油与95号汽油相比,中高转速时随着负荷的增大,NOx的排放明显增加。     

稀、浓燃状态运行时间对装有吸附还原催化转化器的稀燃汽油机NOx排放的影响

对装有吸附还原催化器的稀燃汽油机的稀、浓燃状态运行时间t稀、t浓及t稀/t浓的值对其排放和燃油经济性的影响进行了实验研究。结果表明:稀、浓燃状态运行时间比值t稀/t浓减小,CO、HC排放增大,NOx排放减小,燃油消耗率增加。而随着稀、浓燃状态运行时间的增大(t稀/t浓一定),稀燃发动机NOx的排放增大,燃油消耗率降低。减小稀、浓燃状态运行时间可改善稀燃汽油机负荷增大时的NO排放。     

混合燃料发动机性能的实验研究

测量并分析了由生物燃料、自来水和市售的93#汽油组成的2种配比的混合燃料发动机的燃料经济性能、动力性能、怠速时的排放性能. 结果表明:与燃烧93#汽油相比,发动机燃烧混合燃料时,怠速时的HC和CO排放显著下降;混合燃料发动机的燃油消耗率在全负荷且转速小于2500r/min的运转条件下降低,在全负荷且转速大于2500r/min的运转条件下升高;在全负荷运转条件下混合燃料发动机的最大转矩下降约6%、最大功率下降约7%,并且发动机的转矩随转速的增加而迅速降低.