高压缩比直喷式天然气发动机的研究

对一台采用液压驱动可燃气喷射器的高压缩比直喷式天然气发动机进行了试验。用电热塞点燃一束燃料，使发动机在一定转速和负荷范围内稳定运转，由于在扩用燃烧期内燃烧缓慢和局部的发火不良，其热效率比燃用通常的气－油燃料时的要低。本文根据压力－时间变化关系、发动机性能和排放的测定结果，详细地讨论了点火和燃烧的改进研究。     

火花点火式二冲程天然气发动机的开发

天然气具有高辛烷值及大Ｈ、Ｃ比且容易实现稀薄燃烧的优点。象内燃机的燃料一样纯天然气具有极好的性能。为更好地利用天然气的性能，我们把压缩天然气应用到火花点火式二冲程发动机上并对这种发动机的性能、热效率及排放进行了研究。结果，研制出更低排气污染，更少ＣＯ２排放和高热效率的压缩天然气发动机。本文报告其研究结果。     

用快速压缩装置研究直喷式天然气发动机排放特性

使用快速压缩装置进行了直喷式天然气发动机排放特性的研究。测量了三种不同方式下的排放，并与均相混合气燃烧情况进行了对比。实验结果表明，在宽广的当量比范围内，天然气直喷方式的燃烧效率高于0.95。由于混合气的分层燃烧，天然气喷射方式在宽广的当量比范围内保持较低的HC排放量，同等功率下的低CO2排放量，低NOx排放量，其NOx排放在理论当量比处的降低更为明显。直喷天然气发动机既具备柴油机发动机效率高的特点，又具备预混燃烧发动机排放低的特点。     

燃油喷射正时对直喷式天然气发动机性能的影响

使用快速压缩装置研究了燃油喷射正时对直喷式天然气发动机性能的影响。研究结果表明,提早喷射（喷射正时60ms)会降低燃烧初期放热速率而增加后期放热速率;推迟喷射（喷射正时75ms)会增加燃烧初期放热速率而降低后期放热速率;在喷射持续期结束时（喷射正时80ms)点火放热持续期最短;提早喷射增加火焰发展期而推迟喷射会增加后燃期;在当量比相同且大于0.8的条件下,提早喷射会产生相对量低的CO,而推迟喷射会产生相对量高的CO;在当量比为0.6-0.8时,不同喷射正时条件下NOx均较高,喷射推迟NOx降低;在当量比为0.5-0.8时,燃烧效率较高,当量比小于0.5或大于0.8时燃烧效率都会降低。     

电控气体喷射式LPG发动机的研究与开发

应用LPG作为车用代用燃料,将帕萨特2．0轿车改成LPG单燃料汽车,提出了电控气体喷射式LPG发动机的改进方案,使用Nikki燃料系统作为LPG发动机的电控喷射系统,对LPG发动机的动力性、经济性和排放指标进行了目标规划,以达到对整机的优化控制。研究了LPG发动机的实际应用性,通过发动机台架试验和整车试验证实：经过匹配的LPG单燃料汽车在CO和NOx排放方面能够实现低排放,达到了欧-Ⅲ排放标准,最高平均车速可达180km／h;发动机在燃用LPG时,最大扭矩向低转速区移动,动力性略低于原机。     

发动机代用燃料的开发与应用

介绍国内外发动机代用燃料的开发与应用现状，并综合国内外的研究结果指出，天然气，氢气，醇类，煤是未来发动机极有希望的代用燃料。     

火花点火天然气发动机起动阶段HC排放特性研究

为降低天然气发动机起动阶段的HC排放,在一台6缸火花点火天然气发动机上进行了起动试验研究。控制起动阶段的喷射脉宽和点火提前角,采集起动后1min内的转速和排放数据。试验结果表明:在一定范围内,HC排放随喷射脉宽和点火提前角的增加而增加。为保证顺利起动并有较低的HC排放,起动初始阶段应采用较大的喷射脉宽和较大的点火提前角,而转速稳定后采用逐渐减小的喷射脉宽和点火提前角。     

车用天然气燃烧特性分析

天然气作为理想的内燃机代用燃料在汽车发动机上已得到广泛应用 ,笔者在论述车用天然气基本特性及燃烧过程的基础上 ,分析燃烧过程的影响因素 ,阐明了提高燃烧效率的基本方法。     

车用压缩天然气组分对天然气发动机燃烧、排放影响的计算分析

根据我国天然气组分变化的情况，采用双区模型模拟计算的方法，研究了在过量空的系数为1时，天然气组分变化对火花点式发动机燃烧压力、燃烧温度及CO2、CO、NO排放特性的影响。计算结果表明：干天然气、具有我国平均组分的天然气和凝析气，其组分的变化对动力性影响不大，主要影响排放特性；但如果天然气中含有过多的低热值燃料或惰性气体（但仍符合我国的天然气成分标准），则同时对动力性和排放特性产生明显的影响。将计算结果与我国的汽车用压缩天然气标准中的技术要求进行 了对比，指出了我国车用天然气技术标准的不足。     

预燃室式天然气掺氢发动机燃烧及排放模拟

为探索掺氢对预燃室式大功率中速天然气发动机燃烧和排放的影响,采用计算流体动力学耦合化学动力学方法,在一台6ACD320型天然气发动机上,对氢气体积分数为0～ 30％的天然气-氢气混合燃料的燃烧过程进行了数值模拟.结果表明:在天然气中掺氢促使缸内产生了更多的0、OH等活性自由基,从而加速了缸内火焰传播,发动机的指示燃气消...     

LPG喷射形式对发动机性能的影响

针对LPG进气道气态喷射、进气道液态喷射和气缸内液态直接喷射对发动机性能的影响，进行了理论分析和在F170汽油机上的对比试验。试验结果表明：液态LPG缸内直接喷射发动机的最大扭矩比燃用汽油时提高约10％，能有效解决LPG常规供应方式发动机动力性下降的问题。     

缸内直喷天然气发动机控制系统研究

以80C196KC单片机为微处理器，针对火化点火式单缸发动机开发了一种缸内直喷天然气控制系统，本文介绍了控制系统的组成及功能，探讨了控制电路设计、控制参数匹配及控制策略制定等问题。通过发动机台架试验，检验了控制系统设计及控制方法的有效性，其结果达到了预期的要求。     

利用快速压缩装置进行直喷天然气发动机燃烧特性的研究

利用快速压缩装置开展了直喷天然气发动机燃烧特性的研究,分析了3种不同喷射方式下的燃烧特性并与均相混合气燃烧进行了对比。研究结果:上喷天然气燃烧比均相混合气燃烧的最大压力高,在宽广的当量比范围内具有短的火娄发展期和快速燃烧,克燃烧放热率和压力升高率基本上与喷射方式无关。喷射方式与均相混合气相比,燃烧放热率,压力升高率大。缩短喷油和点火间的时间间隔将缩短火焰发展期和快速燃烧期,其时间间隔的优化对直喷天然气发动机极为重要。直喷天然气发动机的燃烧方式为预混控制充量分层燃烧,此燃烧方式燃烧速率,排放低。     

高压缩比射流点火天然气发动机燃烧及排放特性

采用一维仿真,预测并分析了压缩比对射流点火天然气发动机烧特性规律,进一步结合台架试验研究了高压缩比下采用不同稀释策略时射流点火天然气发动机的燃烧及排放特性.结果表明:压缩比提升至17.0时,燃烧初期放热迅速,滞燃期缩短,燃烧持续期显著增加;采用纯空气稀释时,燃烧效率提高,热效率提升小于1％;CO、NOx排放增加,HC排...     

压缩天然气发动机点火驱动的设计与研究

介绍了基于电控调压器技术的压缩天然气发动机电控系统.为了实现点火正时和点火能量的精确控制,设计了单缸高能点火驱动系统.基于电路仿真的方法,采用智能IGBT元件简化了点火驱动硬件电路设计.基于32位微控制器的TPU时间处理单元,可以精确实现点火正时的控制、点火提前角的控制及点火能量的控制,软件设计了点火正时和能量的修正方法.另外设计了用点火提前角进行调速的方法.开发的CNG发动机ECU及相应的点火驱动模块,已经成功应用于CNG发动机台架试验.试验结果表明:点火驱动硬件工作正常可靠,可以精确控制点火正时和点火能量,通过调整点火提前角可以实现怠速中调速的效果.     

燃烧室形状对天然气发动机燃烧过程影响的研究

在对天然气发动机燃烧室进行优化的过程中,在一定压缩比下,开发设计了3种不同形状的燃烧室.应用CFD对不同形状燃烧室的缸内气体流动及燃烧过程进行了数值模拟,并在台架上进行了试验验证.模拟得出了缸内气体湍动能分布、温度场分布及燃烧持续期.针对不同形状燃烧室的缸内气体湍动能与温度场进行了详细分析后得出:增大挤气面积,则挤流强度增大,提高了缸内气体的流动速率,有利于提高火焰传播速度,改善天然气燃烧速度慢的特点;但挤气面积过大时,缸内燃烧速度过快,温度峰值增大,使NOx排放增加.最终将模拟结果与试验结果进行对比,综合考虑动力性经济性与排放性能,选取了最优形状燃烧室.     

直喷式柴油机燃用生物柴油的燃烧特性

在一台直喷式增压柴油机上进行了生物柴油、柴油及其掺混油B20、B50的性能试验,通过测量喷油器针阀升程、喷油压力和气缸压力曲线,对放热率、滞燃期等燃烧特性参数进行了分析,以研究生物柴油对发动机燃烧性能的影响。试验结果表明,在相同工况下,随着掺混油中生物柴油比例的增加,喷油始点逐渐提前,喷油延迟角逐渐变大,喷油压力和喷油持续期有所增加;滞燃期逐渐缩短,在大负荷尤为明显;预混合放热峰值逐渐降低,而扩散燃烧放热峰值逐渐增大;缸内最高燃烧压力提高,其对应的曲轴转角也逐渐提前。燃用生物柴油后发动机的热效率有所提高,在中等负荷时尤为明显。     

掺混比例和喷射定时对二甲醚-乙醇发动机燃烧和排放的影响

在一台电控共轨发动机上,试验研究了乙醇掺混比例和喷射定时对二甲醚-乙醇混合燃料燃烧及排放的影响。结果表明:随乙醇比例的增加,滞燃期延长,燃烧持续期缩短,最大压力升高率上升。随喷射推迟,滞燃期延长,燃烧相位延后,燃烧持续期在纯二甲醚时延长,而在掺混乙醇时则先延长后缩短,最大压力升高率先下降后上升。掺混乙醇和推迟喷射使预混燃烧比例增加。随喷射推迟,混合燃料的排气温度升高,喷射推迟到上止点后,排气温度随乙醇比例的增加而升高,排气温度高,则废气能量高,增压器增压比大,进气流量大,导致缸内压缩压力升高。在上止点前喷射时,掺混乙醇能使HC和CO排放保持在较低范围的同时,一定程度降低NO_x排放,掺混15%的乙醇较纯二甲醚最大降低约11%NO_x排放。随推迟喷射,NO_x排放降低,最大降幅达52%,在过分推迟燃料喷射时,因热效率低,循环喷射量增加,含15%乙醇混合燃料的NO_x排放会高于纯二甲醚。HC和CO排放随喷射推迟而升高,且升高幅度增大。     

满足国-IV排放的电控稀燃天然气发动机燃烧系统开发

针对电控单点喷射稀燃天然气发动机燃烧系统进行了开发研究.在原柴油机上加装了电控系统、天然气供气系统和点火系统,并对燃烧室结构和凸轮轴参数进行了优化设计,以适应稀燃天然气发动机的要求.研究了燃烧室形状、压缩比和凸轮轴型线、配气相位对天然气发动机性能和排放的影响,确定了最终的匹配方案.结果表明:采用优化设计的无气门重叠角凸轮轴和压缩比为11的直口碗形燃烧室,所开发的天然气发动机具有良好的动力性、经济性,安装氧化型后处理器的排放结果达到国-IV排放法规要求.