异辛烷HCCI燃烧下多环芳烃形成的多维数值研究

将发动机多维CFD程序KIVA-3V与化学动力学程序CHEMKIN III相耦合,对异辛烷HCCI燃烧下芳香烃（苯）与多环芳烃（萘、菲及芘）的生成及演变规律进行了详细分析。发动机以异辛烷为燃料,其化学反应采用了异辛烷的燃烧与分解、多环芳烃生成的详细反应机理。结果表明,此计算模型所得到的缸内压力及放热率的变化趋势与实验基本吻合;缸内混合气着火前,A1（苯）、A2（萘）、A3（菲）与A4（芘）的质量浓度场非常不均匀,在缸中心区域A1-A4质量浓度较高,而在边界层及缝隙区则相对较低;缸内混合气着火后,在缸中心区域及缝隙区A1-A4质量浓度较低,而在边界层则相对较高;当排气门开启时,仅仅缝隙区中A1-A4质量浓度较高,而在缸中心区及边界层区则相对较低,同时在这4种芳香烃与多环芳烃中,苯的质量浓度最高,萘其次,而芘则极低。     

CA6102汽油机燃烧过程的分析与改善

本文通过CA6102汽油机的单缸机燃烧过程试验分析,对现生产的CA6102发动机的燃烧系统原设计作出初步评价,并紧密结合生产实际得出了部份改进工作的结论,为该发动机的改进工作奠定了一定的基础。     

火花点燃对乙醇HCCI燃烧稳定性的影响

针对实现均质压燃(HCCI)燃烧的难点之一:着火和燃烧的控制,在一台由柴油单缸机改造而成的乙醇燃料HCCI燃烧单缸试验机上实现了HCCI燃烧,研究了火花点燃对HCCI燃烧稳定性的影响。结果表明:HCCI燃烧方式的燃烧循环变动比火花点火燃烧低,燃烧速度快,热效率高,NOx的排放大幅降低。在HCCI临界温度工况下引入火花辅助点燃能提高燃烧稳定性,减少失火循环的产生;随着缸内温度逐渐高于混合气的临界着火温度,火花点燃对HCCI燃烧的影响逐渐减弱。     

进气道喷水对直喷汽油机燃烧排放及爆震影响的数值模拟

为改善汽油机经济性、降低污染物排放,以某1.0L三缸直喷汽油机为基础采用数值模拟的方法,研究了进气道不同喷水位置及喷水量对燃烧、排放以及爆震的影响。结果表明:进气道中部喷水与远离进气门喷水相比燃烧相位提前,峰值缸压略大,氮氧化物(nitrogen oxides,NOx)、一氧化碳(carbonic oxide,CO)排放量较低,碳烟和未燃碳氢化合物(unburned hydrocarbons,UHC)排放量差别较小;接近进气门喷水时燃烧相位延后程度大,峰值缸压低,对爆震的抑制效果较好,NOx、碳烟及CO排放量较低,但UHC排放量大幅增加;远离进气门喷水时,随着喷水量增加,爆震强度降低,但缸内个别区域爆震抑制效果较差,削弱了喷水对爆震的抑制效果。     

缸内直喷乙醇均质充量压燃燃烧离子电流特性

基于DI-HCCI发动机试验台架,对乙醇HCCI燃烧模式下的离子电流特性进行了试验,并结合Chemkin-Pro软件对乙醇HCCI燃烧过程离子产物的化学反应路径进行了分析。结果表明,发动机负荷提升,离子电流信号会显著增强,并且信号的起始、峰值等相位也会提前,离子电流信号最大升高率也会增加,即离子反应速率加快。     

乙醇均质压燃燃烧过程的化学动力学数值模拟

为了全面分析醇类燃料均质压燃的燃烧过程,利用乙醇高温反应化学动力学机理,建立了乙醇HCCI燃烧模型,利用该模型计算了燃烧过程中各组分的变化情况。得出了如下结果:H2O2和HO2在压缩过程中随着温度的升高逐渐累积,它们的峰值都在着火点附近。OH基和H基浓度在着火时刻瞬间达到最大值,并且OH基的浓度远远高于H基。燃料大量燃烧放热之后,H基浓度快速下降到很低的水平,OH基的浓度也降低到很低的水平,但是其变化速度比较慢,在上止点40℃A之后才趋于稳定值。     

醇醚双燃料均质压缩燃烧过程分析

建立了甲醇/二甲醚HCCI发动机燃烧与排放的多维数学模型。模型考虑了进排气道及燃烧室内部不对称结构。利用CFD软件FLUENT耦合双燃料简化动力学模型,对二甲醚/甲醇发动机的HCCI燃烧过程进行了模拟计算。结果表明,多维模型能够较好地预测缸内压力、温度、物质浓度随曲轴转角的变化过程和着火时刻。双燃料HCCI燃烧过程中有2个高温核心,分别是气缸左下底部和右上方边缘地带的两个区域,低温反应最早从这2个部位开始向缸内其他部位延伸。缸内平均温度达到900 K左右开始低温反应,1100 K左右开始高温反应。     

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     

柴油机低温燃烧数值模拟研究

运用KIVA软件模拟分析了不同EGR率和喷油提前角对柴油机低温燃烧性能的影响,结果表明,增大EGR（exhaust gas recycling ）率能够有效降低缸内燃烧温度,使NOx 的排放降低,但随着EGR率的增大,柴油机Soot的排放会有一定的升高。晚喷能够更好地实现柴油机低温燃烧方式,使柴油机NOx 和Soot排放同时降低,但喷油时刻过晚,NOx 和Soot的排放会有一定的回升。     

GDI发动机活塞的停止过程特性

基于发动机动力学理论, 建立发动机停止过程中活塞的动力学模型, 推导出停油熄火后缸内气体力矩以及曲轴输出力矩的计算公式.以三菱公司的4G15GDI发动机为例进行了仿真计算和台架实验, 详细分析了发动机停止过程的缸内气体力矩和曲轴输出力矩特性、曲轴速度特性及活塞停止位置概率分布.仿真和实验结果显示:停机过程的缸内气体力矩和曲轴输出力矩变化过程是周期衰减过程, 经过1.28 s转速由2000 r/s降至0 r/s.活塞自由停止位置约90%分布在上止点前60°~80°CA.     

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。     

汽油混氢内燃机稀燃性能的仿真研究

在进气混氢体积分数为0、1%、3%和6%的条件下进行了汽油混氢发动机在低速、低负荷以及稀燃时的内燃机台架试验.根据试验得到的不同工况下发动机的缸压、进气流量及平均有效压力等数据对基于AVL Boost软件所建立的汽油混氢内燃机仿真模型进行了标定.利用该模型对相同进气压力、不同混氢体积分数和不同过量空气系数的条件下汽油混氢内燃机的稀燃性能进行了仿真.结果表明,混氢对稀燃时发动机低速、低负荷工况的燃烧过程改善效果较为明显,随着混氢体积分数的增加,稀燃时发动机指示热效率和做功能力均有所提高.相同混氢体积分数下,随着过量空气系数的增大,缸压峰值降低,缸压峰值所对应曲轴转角位置推迟.稀燃时,混氢后发动机火焰发展期和传播期明显缩短,缸压峰值升高且缸压峰值所对应的曲轴转角也有所提前.     

柴油机缸内过程的三维数值模拟

以不稳定性理论为基础为描述油滴破碎过程,以粘附、反弹／粘附和飞溅／附壁射流3个相互重叠的过程来描述喷雾碰壁,建立了燃油喷雾模型。将燃烧划分为低温着火、高温预混燃烧和相关火焰微元扩散燃烧3阶段建立了燃烧模型。开发了微机化三维模拟计算程序,在微机上对涡流室式柴油机的空气运动、喷雾和燃烧全过程进行了数值模拟。     

计算机仿真技术在电控燃油喷射开发中的应用

研究计算机仿真技术在电控燃油喷射发动机上的应用 ,加快电控汽油机的开发进度 ,更好地提高汽油机乃至汽车的整体性能 .结合自行设计的电控系统 ,建立了控制数据和汽车在驾驶循环中发动机工况点的计算机仿真模型 ,以及整车性能预测模型 .利用该方法对一台微型轿车进行了电控燃油喷射的改造 .试验结果表明 ,计算机仿真获得的控制数据具有很好的精度 ,仿真模型获得的发动机工况点以及整车性能预测结果对于指导控制系统与汽油机的匹配具有很大的意义 ,加快了电控汽油机的开发进度 .