混合气质量对乙醇发动机均质压燃燃烧特性的影响

在一台经改造而成的单缸均质压燃(HCCI)发动机上,以乙醇为燃料研究了不同循环供油量和废气再循环(EGR)率对HCCI燃烧的动力性、经济性和排放性的影响。结果表明:乙醇燃料HCCI燃烧有较高的指示热效率,最高可以接近60%;最高平均指示压力Pmi为0.6MPa;过量空气系数a和EGR率的合理组合可以有效控制HCCI燃烧的着火正时和NOx排放,但是EGR的加入会导致HC和CO排放增加。     

混合气质量对乙醇发动机均质压燃燃烧特性的影响

在一台经改造而成的单缸均质压燃（HCCI）发动机上,以乙醇为燃料研究了不同循环供油量和废气再循环（EGR）率对HCCI燃烧的动力性、经济性和排放性的影响。结果表明：乙醇燃料HCCI燃烧有较高的指示热效率,最高可以接近60％;最高平均指示压力Pmi为0．6MPa;过量空气系数φa和EGR率的合理组合可以有效控制HCCI燃烧的着火正时和NOx排放,但是EGR的加入会导致HC和CO排放增加。     

发动机运转参数对均质充量压缩燃烧着火时刻的影响

为研究发动机运转参数对均质充量压缩燃烧（HCCI）着火时刻的影响机理，笔者采用了一个两区准维模型（分为绝热中间层区和热边界层区）对四冲程HCCI发动机压缩阶段的温度时间函数进行模拟，在此基础上进行了仿真计算，并研究了初始混合气温度、废气再循环（EGR）率、混合气浓度等运转参数对HCCI燃烧着火时刻的影响．结果显示，随着混合气初始温度的提高和废气再循环（EGR）率的增加，HCCI燃烧的着火时刻提前；而当混合气由稀变浓时，着火时刻推迟。     

内外部EGR对柴油HCCI燃烧控制的仿真研究

基于分段韦伯函数燃烧放热率模型,通过耦合一维流体动力学软件GT-Power与化学动力学软件Chemkin,建立了均质混合气压燃烧技术(HCCI)柴油发动机仿真试验平台,准确模拟了HCCI单缸试验样机的工作过程,研究了内外部废气再循环(EGR)对柴油HCCI燃烧控制的影响.仿真结果表明:内外部EGR对HCCI燃烧具有不同的控制作用,考虑内外部EGR的综合因素效应,可以实现燃烧相位的有效控制     

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。     

气口喷射DMM/柴油混合燃料实现HCCI燃烧

为了促进缸内均匀混合气的形成,将不同比例的DMM/柴油混合燃料通过气口喷射,在单缸发动机上实现了具有超低排放特征的HCCI燃烧方式,考察了混合燃料中DMM的比例、冷却EGR率对HCCI燃烧的转速和负荷范围的影响,以及负荷、冷却EGR率和进气温度对HCCI燃烧的影响.研究表明,由于DMM/柴油混合燃料显著改善了燃料的雾化特性,因此混合燃料能够在较宽的转速和负荷范围内实现HCCI燃烧.此外,由于混合燃料含有很高比例的氧份,因此容许采用较大比例的废气再循环,并且因为冷却的废气再循环推迟了HCCI的着火时刻.通过燃料改性结合外部废气再循环在较大范围内实现了HCCI燃烧.     

卫燃带对着火和燃烧稳定性影响的分析模型

建立了判断煤粉气流稳定着火的着火热模型及热平衡模型,并据此分析了卫燃带对煤粉气流燃烧稳定性的影响,结果表明:敷设合适面积的卫燃带能够减小煤粉火焰向水冷壁的辐射传热量,提高燃烧器附近区域内的烟气温度,在低负荷时能够保证入炉煤粉气流获取足够的着火热量,使煤粉火焰维持在稳定着火燃烧的热平衡状态。为进一步改善锅炉对煤种、负荷变化的适应性,提出了可调卫燃带的概念。     

乙醇燃料HCCI-SI双燃烧模式发动机性能的试验研究

在一台改进的单缸发动机上实现了乙醇火花点火燃烧和均质压燃两种燃烧方式。通过进气预热的方法得到了乙醇HCCI燃烧方式的工作区,并定义了燃烧的爆震边界和失火边界。研究结果表明,在采用进气预热的方式下,仅靠空气稀释,乙醇燃料的HCCI燃烧工作上限最大达到了SI工作方式下的50%。在乙醇HCCI燃烧的工作区域内,与SI燃烧方式相比,混合气很稀,因此缸内温度低,NOx的排放降低幅度最大可达58%以上。随着负荷的越小,混合气变得更稀,缸内燃烧温度进一步降低,NOx的降低幅度越大。但在整个负荷变化范围内CO和HC的排放都比较高。     

乙醇燃料SI-HCCI-SI燃烧模式发动机的工作区域

为了研究火花点火和均质压燃两种燃烧方式的转换,在一台ZS1105柴油发动机的基础上通过改变压缩比、燃料供给方式和进气系统,采用进气预热成功实现了HCCI和SI两种燃烧方式的转换。试验结果表明:所开发的双燃烧模式发动机运行可靠,可方便地实现火花点火和均质压燃两种燃烧方式的转换,可作为研究这两种燃烧方式转换的平台。确定了乙醇燃料HCCI工作区域的上、下边界判断方法,得到了乙醇燃料SI-HCCI-SI燃烧的工作区域。     

气氛和压力对脱灰煤颗粒着火温度的影响

为实现高效低污染能源利用,提出煤基燃料氧水蒸气燃烧的近零排放发电技术.在一维沉降炉上研究伊敏脱灰煤、准东脱灰煤在不同氧浓度、水蒸气浓度下的着火温度,并利用快速升温水蒸气高压热重分析仪研究压力对着火温度的影响.结果表明:氧浓度对脱灰煤着火温度影响较大,随着氧体积浓度的增加,着火温度逐渐降低;随着水蒸气体积浓度的增加,脱灰煤着火温度逐渐升高,水蒸气体积分数从10%~50%每增加10%,着火温度升高约30℃.当压力小于1.0 MPa时,随着压力的增加,准东脱灰煤着火温度降低;当压力在1.0~2.0 MPa增大时,着火温度基本不变;在压力大于2.0 MPa时,着火温度逐渐升高.     

进气温度对甲醇均质压燃燃烧特性的影响

在一台快速压缩机上模拟甲醇HCCI的燃烧过程,通过缸压曲线和活塞位移曲线等数据进行计算分析,研究了进气温度对甲醇均质压燃燃烧特性的影响规律。结果表明,当其他边界条件一定时,随着甲醇混合气进气温度的增加,甲醇HCCI的燃烧始点提前,缸内压力升高率峰值增加,放热率峰值增加,燃烧持续期缩短。     

用快速压缩机研究异辛烷燃料均质压燃的燃烧特性

利用快速压缩机研究了混合气浓度和进气温度对异辛烷均质压燃燃烧特性的影响。试验表明:随着进气温度的升高,燃烧始点提前,燃烧持续期缩短,最高燃烧温度升高,最大燃烧放热率增加,最大压力升高率增大,最大压力升高率出现时刻提前;随着可燃混合气过量空气系数的增加,燃烧始点延迟,着火温度升高,燃料的最高燃烧温度降低,最大放热率降低,最大压力升高率降低,最大压力升高率出现时刻延迟,燃烧持续期增加。     

边界条件对乙醇HCCI发动机燃烧的影响

利用发动机循环模拟软件BOOST,并使用详细的化学反应动力学机理,建立了乙醇HCCI发动机的单区模型。模拟计算结果与试验结果吻合得较好。利用该模型研究了气门流量系数和缸内壁面温度对燃烧的影响。模拟计算结果表明,该HCCI发动机的气门流量系数不宜取得很大,在较小的流量系数下HCCI的燃烧变得柔和;而改变壁面温度相当于对进气加热,促进了燃烧。     

乙醇燃料均质压燃的燃烧循环变动

在一台由CA6110柴油机改造而成的单缸发动机上进行了乙醇燃料均质压燃燃烧循环变动的研究。结果表明:随着过量空气系数增大,最大燃烧压力、平均指示压力、燃烧持续期的循环变动均增大,燃烧始点的标准偏差减小。随着进气温度的升高,最大燃烧压力升高,而平均指示压力先升高后下降,两者的循环变动均减小,燃烧始点的循环变动增大,燃烧持续期缩短,循环变动减小。引入适量的EGR能显著地改善燃烧速率,降低最大压升率,但EGR过大会使混合气不能稳定、连续地着火燃烧。     

Numerical investigations on HCCI engine with increased induction induced swirl and engine speed

Homogeneous charge compression ignition(HCCI) mode of combustion is popularly known for achieving simultaneous reduction of NOx as well as soot emissions as it combines the compression ignition(CI) and spark ignition(SI) engine features. In this work, a CI engine was simulated to work in HCCI mode and was analyzed to study the effect of induction induced swirl under varying speeds using three-zone extended coherent flame combustion model(ECFM-3Z, compression ignition) of STAR-CD. The analysis was done considering speed ranging from 800 to 1600 r/min and swirl ratios from 1 to 4. The present study reveals that ECFM-3Z model has well predicted the performance and emissions of CI engine in HCCI mode. The simulation predicts reduced in-cylinder pressures, temperatures, wall heat transfer losses, and piston work with increase in swirl ratio irrespective of engine speed. Also, simultaneous reduction in CO2 and NOx emissions is realized with higher engine speeds and swirl ratios. Low speeds and swirl ratios are favorable for low CO2 emissions. It is observed that increase in engine speed causes a marginal reduction in in-cylinder pressures and temperatures. Also, higher turbulent energy and velocity magnitude levels are obtained with increase in swirl ratio, indicating efficient combustion necessitating no modifications in combustion chamber design. The investigations reveal a total decrease of 38.68% in CO2 emissions and 12.93% in NOx emissions when the engine speed increases from 800 to 1600 r/min at swirl ratio of 4. Also an increase of 14.16% in net work done is obtained with engine speed increasing from 800 to 1600 r/min at swirl ratio of 1. The simulation indicates that there is a tradeoff observed between the emissions and piston work. It is finally concluded that the HCCI combustion can be regarded as low temperature combustion as there is significant decrease in in-cylinder temperatures and pressures at higher speeds and higher swirl ratios.