恢复改装天然气发动机动力性能的措施

分析了汽油/天然气两用燃料发动机在天然气工况出现动力性能下降的原因;综述了目前在提高汽油/天然气两用燃料发动机动力性能方面所采取的各种措施及其技术发展状况.优化混合器设计、合理匹配发动机进气系统,同时适当增大点火提前角是一种恢复发动机性能的经济可行的措施;采用进气增压加中冷可使发动机动力性能恢复到汽油工况的水平,尚需深入研究.     

天然气汽车性能影响因素的试验

从进气量、混合气的热值、点火提前角度等七个方面分析了影响天然气汽车性能的因素。指出 ,天然气汽车动力性能下降的主要原因是发动机进气量的减少及混合气热值的偏低 ,采用天然气加浓混合气对提高天然气发动机的功率是有限的 ,要大幅度提高天然气发动机的功率 ,大负荷时减气加油是比较理想的方案。     

天然气汽车的动力性能与排放性能研究

研究了天然气汽车的动力性能与排放性能，对改装的492QC天然气发动机和原发动机（燃用汽油）的扭矩、功率等进行了测量．实验结果表明：当由燃烧汽油变换为燃烧天然气时，发动机的扭矩、功率下降非常大；增大点火提前角可使发动机的动力性能得到改善，但发动机NOx，总碳氢THC，CO及CO2的排放污染明显减少．     

天然气发动机使用性能的分析与改善

分析了天然气发动机动力性能下降机理,与燃用汽油比较,计算出燃用天然气时的实际分子变更系数β=1,燃用天然气循环功损失为5.74%。汽油车改为天然气车后,热效率增加,但混合气热值及充气量减小幅度较大,加之β减小,使动力性有较大的下降。在以CA6102发动机为基础改装的天然气/汽油两用燃料发动机上进行了动力性试验。满负荷实测试验表明,发动机燃用天然气时,进气量为燃用汽油时进气量的89.9%,仅进气量下降就使发动机的动力性能下降约10%。外特性试验表明,在发动机转速为3 000 r.min-1时,燃用天然气和燃用汽油时的功率分别为65.3kW和89.5 kW,燃用天然气燃料功率损失高达27%。最后给出了提高天然气汽车动力性的措施。     

天然气掺氢配合废气再循环发动机的性能及排放研究

在一台火花点火天然气发动机上开展了不同掺氢比φ(H2)和废气再循环率φ下发动机性能和排放的实验研究.研究结果表明:引入废气再循环(EGR)会使发动机功率降低,但掺氢可以提高大φ值工况下的发动机功率.有效燃油消耗率随φ的增大呈现先减小后增大的趋势,在φ为5%时达到最低,有效燃油消耗率随φ(H2)的增大而降低.天然气掺氢后NOx排放增加,引入EGR使NOx排放得到降低,此降低效果在大掺氢比情况下更为显著.在φ较大时,天然气掺氢具有较好的效果.HC和CO排放随φ的增大而增加,随φ(H2)的增大而降低.当φ为10%、φ(H2)为2O%时,发动机可获得较好的综合性能.     

天然气掺氢发动机性能与排放试验

为了分析天然气掺氢燃料对发动机动力性、经济性和排放性的影响,在一台电控单缸天然气发动机上开展了体积掺氢比分别为15%、20%和25%的天然气掺氢燃料的试验和过量空气系数对发动机性能的影响试验.结果表明,在特定发动机工况下,随着掺氢比的增加,缸内最高压力随之增加;NOx排放量增大,而HC、CO排放量降低;有效燃气消耗率降低.试验结果也表明稀燃可以改善发动机的排放性能.     

不同氧空比下发动机动力性能与NO_x排放仿真分析（英文）

为提高发动机动力性并减少NO_x排放,采用GT-Power对某型发动机进行整机建模,并列出主要组件.根据发动机几何结构参数设置各组件的对应属性和参数,在发动机进气氧空比分别为正常值,以及20%,24%,25%及30%条件下进行了动力性能与NO_x排放仿真实验.实验结果表明:随着氧空比增大,发动机额定功率与扭矩增大;当进气氧空比超过25%时,NO_x排放急剧增大.     

不同氧空比下发动机动力性能与 NOx排放仿真分析(英文)

为提高发动机动力性并减少 NO_x排放,采用GT-Power对某型发动机进行整机建模,并列出主要组件.根据发动机几何结构参数设置各组件的对应属性和参数,在发动机进气氧空比分别为正常值,以及20%,24%,25%及30%条件下进行了动力性能与 NO_x排放仿真实验.实验结果表明:随着氧空比增大,发动机额定功率与扭矩增大;当进气氧空比超过25%时,NO_x排放急剧增大.     

传感器故障对天然气发动机性能和排放的影响

针对天然气发动机故障诊断困难的问题,在自行开发的电控汽油和CNG(压缩天然气)两用燃料发动机故障模拟试验台架上,完成了与燃气系统相关的主要传感器的故障模拟试验,对比研究了进气压力传感器和氧传感器故障对发动机动力性、经济性和排放性能的影响。试验结果表明:进气压力传感器信号丢失后,气耗量下降,功率下降,比气耗变化不明显,CO排放减少,HC排放增加,NOx排放减少;氧传感器信号丢失后,气耗量有所下降,功率也有所下降,比气耗变化不明显,CO排放降低,HC排放变化不大,NOx排放减少。     

采用非同步进气正时和增压器匹配提升天然气发动机的低速性能

为了提升由增压汽油机改造的天然气发动机的低速性能,设计了同步进气和非同步进气结合增压器匹配的优化方案,并通过台架试验和数值模拟的方法研究了各方案对天然气发动机性能的影响。天然气发动机匹配比原汽油机小的增压器显著提高了低速时的增压比,进而增加了进气流量。采用比原汽油机进气持续角和进气迟闭角小的同步进气方案,减小了发动机低速时的进气末期回流,使得低速时进气流量显著增加;在此基础上,采用非同步进气方案,其中一个进气门的进气持续角进一步减小,导致低速时进气流量进一步增加,相对原机方案进气流量最大增加了46%,而另一个进气门进气持续角和进气迟闭角较大,保证了高速时可充分进气。采用非同步进气方案时缸内流动状况得到改善,最大燃烧放热率显著增加,燃烧持续期略有缩短。天然气发动机的性能经过优化后,相比原汽油机,低速扭矩最大提高了55.6%,经济性也有所改善,低速燃气消耗率最大降低了8.1%。     

喷油器喷孔积碳对柴油机燃烧特性影响研究

使用光学电子显微镜,对比分析了新喷油器和积碳喷油器的喷孔形貌。图像表明:喷油器喷孔积碳后,喷孔出口有明显的不规则积碳,喷孔圆度发生变化,喷孔结构改变;喷孔内部粗糙度增大,有少量不规则积碳。利用单缸柴油机试验台架,分别使用新喷油器和积碳喷油器进行了外特性燃烧试验,分析了燃烧特性的变化规律。试验结果表明:喷油器喷孔积碳后,柴油机功率、扭矩下降,小时油耗、燃油消耗率增大,发动机动力性、经济性下降;由于积碳影响雾化质量,导致燃烧状况变差,缸内压力有所下降,同时造成滞燃期增长,预混合燃烧阶段放热量增多,压升率与放热率峰值明显增大,燃烧过程粗暴,排气温度升高。     

中介尺度活塞式内燃机氢氧燃烧过程的数值模拟

中介尺度条件下的氢氧预混燃烧,其燃烧速率主要由化学反应速度决定。于是采用层流有限速率模型,运用详细氢氧19步基元反应化学动力学机理和动态网格数值方法,对中介尺度准气体动力循环活塞式热力发动机超高燃烧负荷率氢氧预混燃烧过程进行了模拟。研究表明:中介尺度移动边界微小封闭空间的氢氧预混燃烧具有稳定性;采用表面炽热点火形式的中介尺度准气体动力循环的活塞式内燃机,能够实现工质高温吸热、内能增加和对外做功的完整热力学过程;而循环周期、初始压力、相对燃空比等运行参数对移动边界微小封闭空间的氢氧燃烧过程具有复杂的影响。     

空气燃料比寻优技术在加热炉中的应用

分析了燃气加热炉热工特点，建立了热值前馈和烟气中氧含量反馈的空气燃料比寻优模型，并将模糊控制技术运用于所建立的空气燃料比寻优模型中．现场实际运行结果表明，使用该模型能合理地控制炉气的含氧量，提高钢坯加热质量，降低燃料消耗，取得了很好的效果．     

正庚烷均质压燃燃烧特性和排放特性的实验研究

为进一步了解高十六烷值燃料均质压燃的燃烧特性和排放特性，以正庚烷（n-heptane）为燃料，在一台改装的单缸直喷柴油机上进行正庚烷均质压燃台架实验．结果表明，正庚烷在均质压燃模式下表现出明显的双阶段着火特性；随着混合气浓度增大，缸内最大爆发压力和燃烧放热率峰值升高；随着发动机转速升高，燃烧放热率峰值先降低后升高，高转速的缸内最大爆发压力降低；当废气再循环率增大，缸内最大爆发压力和燃烧放热率峰值均降低，废气再循环使正庚烷均质压燃的运转工况范围向大负荷工况扩展，废气再循环率为75％正庚烷均质压燃运转的最高平均指示压力为0．41MPa．排放测试表明，正庚烷在均质压燃模式下的氮氧化物排放接近零，且可以实现无碳烟排放，但碳氢化合物和一氧化碳排放较高．     

火烧油层的室内实验研究

在一维燃烧管室内模拟实验装置平台上分别对火烧油层热力采油过程的干式向前和湿式向前燃烧工艺进行了研究 ,确定了在这两种工艺条件下油样的燃烧特性参数 (燃料消耗量、视氢碳原子比和空气需要量等 )、燃烧前缘推进速度和原油采收率等 ,计算了空气 /原油比、氧气利用率等指标。将两种工艺结果进行对比 ,研究了注入水和空气的体积比 (WAR)对火烧油层性能的影响 ,确定了合适的注水时机与WAR值。实验结果表明 ,采用湿式向前燃烧法能够有效地回收留在已燃区的热量 ,提高燃烧反应生成热量的利用率。湿式燃烧工艺能显著地降低燃料消耗量与空气需要量 ,加快了燃烧前缘推进速度 ,提高了采收率。湿式燃烧的水与空气的比例不应小于 0 .0 0 3m3 /m3 。湿式燃烧的注水时机选择在稳定燃烧建立后、燃烧前缘推进到燃烧管长的 2 5 %左右时较为适宜。     

燃油喷雾气液两相三维浓度的同步激光测量

燃油喷射瞬态雾化、蒸发及与空气混合过程的研究，是目前国内外柴油机燃烧与净化研究的前沿课题。利用激光技术与计算机图象处理技术，首次提出了对燃油喷雾蒸发过程中，气液两相的油滴密度与燃气浓度的三维分布，进行动态非接触同步定量测量的理论，通过自建的测试系统，给出了部分试验结果，为柴油机燃烧性能及排污的进一步改善提供了一定的理论依据。     

二甲基醚发动机工作过程的数值模拟研究

以二甲基醚着火反应机理和热力学燃烧模型为基础,建立了二甲基醚着火数据库及发动机工作过程的数学模型,藉此进行了发动机的循环模拟计算．计算结果与验证实验结果对比表明,Wiebe模型、Watson模型和Whitehouse-Way模型均可应用于二甲基醚发动机工作过程的模拟计算．应用化学反应动力学模型对DME发动机着火过程模拟计算结果所建立的着火数据库表明,滞燃期是缸内温度、压力和燃空当量比的函数,在一定的燃空当量比范围内,着火滞燃期随燃空当量比增大而变小．而采取将着火数据库与Watson燃烧子模型相耦合的模拟计算能够与实验结果相吻合。     

Influence of exhaust gas recirculation on low-load diesel engine performance

In the condition of constant speed and light load, an experimental study of a turbocharged and intercooled diesel engine with exhaust gas recirculation (EGR) system focuses on the influence of different EGR rates on combustion process, dynamic performance, economic performance and emission performance of a diesel engine. With the increase of EGR rate, the oxygen concentration of the intake-side decreases, the fuel air equivalence ratio increases, and the maximum explosion pressure in the cylinder decreases. Meanwhile, the average temperature in the cylinder drops, the ignition delay is prolonged, the ignition timing delays, and the maximum heat release rate decreases. The increase of EGR rate makes NO_x emissions decrease obviously and continue to decline. When EGR is low, the smoke rate enlarges slowly with the increase of EGR rate, and enlarges greatly at the rate higher than 43% and reaches the maximum at the rate of 57%. When EGR rate is higher than 61%, the smoke rate drops rapidly, and the content of CO and hydrocarbon (HC) increases rapidly with high EGR rate.     

燃油预热改善直喷柴油机性能与排放研究

为了在传统柴油机上实现同时降低NOx和碳烟排放的准均质预混合燃烧,采用在高压油泵后加热流经高压油管柴油的方法,在一台单缸柴油机上就高温柴油对发动机燃烧和排放的影响开展了台架试验研究．通过在进气中添加低比例的二氧化碳气体,对采用燃油加热实现柴油准均质混合气压燃燃烧过程进行了探索性研究;同时应用KIVA3V对高温燃油喷射对混合气形成的影响进行了模拟研究．结果表明：高温燃油能够促进喷雾雾化和预混合气的形成,且对应一个最佳的温度范围,通过适当增大供油提前角到上止点前32°,采用大流量的多孔喷嘴缩短喷射持续期,以及进气中添加少量二氧化碳等措施,可以实现直喷式柴油机准均质预混合燃烧,达到同时降低NOx和碳烟的目的．     

汽油机分层废气再循环与稀薄混合气燃烧

为探索汽油机清洁燃烧技术途径 ,设计了 5气门汽油机馅饼状分层充气系统 ,试验对比了在分层充气前提下的稀燃和废气再循环对发动机排放特性的影响 ,并研究了两者叠加后对发动机性能的影响。试验结果表明 ,采用分层充气方式能够使废气再循环率达到 3 2 % ;在相同进气充量时 ,废气再循环与稀燃对改善 NOx 排放的效果基本相同 ;稀燃与废气再循环相结合可以获得比单纯稀燃或单纯废气再循环更好的综合性能 ,使 NOx 和 CO排放均降低到化学计量比无废气再循环情况下的排放指标的 10 %以下。稀燃与分层充气废气再循环相结合 ,简便可行 ,为研发低污染发动机提供了新思路