利用快速压缩膨胀机研究火花点火LPG发动机的燃烧过程

利用快速压缩膨胀机对火花点火LPG发动机的燃烧过程进行了模拟与测量，分析了混合气浓度，点火提前角，压缩比以及燃烧室形状等对LPG燃烧过程的影响，可供汽油机改装成汽油／LPG双燃料发动机的参考。     

点燃式液压自由活塞发动机高增压燃烧过程的试验与仿真研究

在快速压缩-膨胀机上进行试验,模拟液压自由活塞发动机(hydraulic free piston engine,HFPE)在不同缸内初始压力下的单次燃烧做功过程,并利用OpenFOAM和CONVERGE三维计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)仿真平台进行增压仿真研究。结果表明:液压自由活塞发动机随着缸内初始压力的增大,相同压缩比下发动机循环周期缩短,活塞在上止点附近停留时间缩短,爆震极限压缩比增大,抗爆能力增强。适当提高缸内初始压力有利于提高指示效率,当缸内初始压力提高至0.15MPa时,发动机指示效率由0.30提高至0.31,但当初始压力达到0.20MPa后,指示效率又降至0.30。针对缸内初始压力进一步增大后出现的效率降低问题,在仿真研究中发现采用多火花塞点火方案,即使在初始压力0.80MPa的条件下也能得到较高的指示效率而不发生爆震。     

SI燃烧过程优化途径的试验和仿真研究

在快速压缩-膨胀机上通过试验和仿真手段,研究了火花塞数目、活塞运动规律、压缩比对单次循环指示功和爆震倾向的影响。研究表明:使用多火花塞点火能缩短燃烧持续期和提高指示功,但是爆震倾向明显增加;提高活塞运动速度,减少活塞在上止点附近的停留时间,可以减少爆震倾向,但是相同条件下指示功有所降低;综合使用多火花塞点火,提高活塞运行速度和采用高达17.5的压缩比,可以提高指示功并抑制爆震,使SI燃烧过程得到优化。     

火花点火沼气发动机的快速燃烧研究与产品开发

沼气燃烧速度慢是造成沼气发动机燃烧持续期长，燃烧效率低，后燃严重，排温高，可靠性与经济性差的根本原因。该文利用快压机对沼气发动机的燃烧过程进行了模拟，提出了改善火花点火沼气发动机性能的快速燃烧方法，设计出了包括燃烧室在内的快速燃烧系统，并将其用于6160沼气发动机发电机组的开发，大大提高了沼气在发动机中的燃烧速度，改善了该沼气发动机可靠性与经济性。     

火花点火式液压自由活塞发动机的模拟试验研究

使用液压快速压缩-膨胀机(RCEM)对火花点火式液压自由活塞发动机(SI-HFPE)的单次工作过程进行了模拟试验研究,研究了在使用甲醇燃料的情况下,液压源压力、点火提前相位、混合气浓度等因素对SI-HFPE活塞运动规律、放热率及指示效率的影响,提出了使用双火花塞同时点火方案。研究结果表明:SI-HFPE的实际压缩比主要受液压源压力和点火提前相位的影响,液压源压力越高或点火提前相位越小,则实际压缩比越大。在10MPa的驱动液压力下,使用双火花塞同时点火,调整合适的点火提前相位,指示效率可以大于45%,此时的实际压缩比达到18。     

多点点火对高强化液压自由活塞发动机燃烧过程影响的仿真研究

利用CONVERGE仿真平台建立点燃式液压自由活塞发动机(hydraulic free piston engine,HFPE)三维仿真模型,并实时求解作用在活塞顶表面的压力,从而使缸内燃烧气体力和液压力耦合。在此基础上研究了增压多点点火HFPE的指示热效率情况。研究结果表明:采用多点点火能改善增压HFPE的指示热效率。采用多点点火之后,最佳指示热效率对应的压缩比变小。多点点火使增压比较大时的工况也呈现较高的指示热效率。采用多点点火后,高效区能够扩大到增压比为4以上。适当增加活塞组质量能够延长活塞在上止点附近停留时间,从而进一步提高指示热效率。     

沼气发动机快速燃烧系统试验研究

从分析沼气燃烧特点出发,提出改善火花点火式沼气发动机性能的快速燃烧方法,并开发出具有风扇形燃烧室的新型快速燃烧系统。该燃烧系统在快速压缩膨胀装置上进行模拟,并在2135沼气发动机上进行实机试验,结果表明：风扇形燃烧室对加快混合气燃烧速度,改善沼气发动机中的燃烧过程有明显的效果;新型燃烧系统对改善火花点火式沼气发动机可靠性与经济性具有明显的效果。     

对置活塞二冲程汽油机多点点火燃烧特性研究

由于取消了气缸盖,对置活塞二冲程(OP2S)汽油机的火花塞只能布置于气缸侧壁。因此在单火花塞点火时,缸内火焰传播不对称,导致OP2S汽油机具有较明显的爆震倾向。为了有效地抑制爆震的发生,利用三维CFD软件对OP2S直喷汽油机在不同火花塞数目下缸内的燃烧过程进行了数值仿真,并结合试验研究了火花塞数目对混合气燃烧特性的影响,分析了不同火花塞数目对缸内燃烧压力、燃烧持续期及燃烧放热率的影响规律。研究结果表明,增加火花塞数量可以有效改善缸内的燃烧情况,而对侧布置双火花塞的布置形式为最佳方案。     

用火花塞光纤传感器对爆震燃烧的试验研究

本文应用自行研制的火花塞光纤传感测量系统对 ＢＪ４９２Ｑ汽油机爆震燃烧进行测量和研究,同时用压力传感器、振动传感器进行对比,分析了爆震燃烧时火焰光辐射的变化情况。正常燃烧时,ＣＨ（４３１．５ｎｍ）、Ｃ２（５１６．５ｎｍ）、Ｈ２Ｏ＊（５８８ｎｍ自由基的光强曲线出现双峰值,着火延迟期内为自由基光辐射。爆震较强工况,只出现一个光强峰值,主要是碳粒子热辐射,峰值处出现剧烈波动,相位提前,无自由基的光辐射。压力曲线与光强曲线有很好的一致性。试验表明,火花塞光纤传感器抗干扰好,成本低,工作可靠,信号强,完全可用于爆震测量。     

EGR对电喷LPG发动机快速稀薄燃烧的影响

文章介绍了废气再循环(EGR)对电喷LPG发动机快速稀薄燃烧的影响.研究结果表明,EGR的应用,对稀薄燃烧稀限及发动机燃烧特性都有较大的影响.本研究开发的基于高能双火花塞点火的快速燃烧系统可以加快LPG燃气的燃烧速率,有效地改善引入EGR的LPG发动机的快速稀燃过程.     

火花点火式发动机燃烧过程中缸内气流运动研究

通常在发动机倒拖工况下测量和研究缸内气流运动,对于燃烧过程中缸内流动规律的测量和研究还很少。在一台单缸四气门火花点火式发动机上,用激光多普勒测速仪分别在发动机着火和倒拖条件下测量和分析了燃烧室气流运动的规律。研究结果表明,在燃烧和排气阶段,缸内气流的平均速度与倒拖时有较大差别,而且燃烧速度越快,燃烧过程中气流运动速度的变化越剧烈。     

应用光纤测量技术研究汽油机燃烧过程

用带有光学探头的火花塞传感器对一台汽油机的燃烧过程进行了测量。通过对测得的燃烧时火焰辐射光强度信号的分析与计算,获得了着火初期火焰传播速度、火焰传播初期的火焰前锋形状等信息。从火焰光强信号与缸内压力信号的对比分析中,得到了光强信号中所包含的燃烧过程信息、燃烧特性参数以及火焰光强信号与缸内压力信号之间的关系。结果表明：火焰光强信号和缸内压力信号具有一定的线性对应关系,但光强信号比压力信号能反映更多的有用的燃烧特征信息。     

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.     

火花点火发动机准维湍流卷吸燃烧模型的适用性研究（二）

本文利用作者提出的火花点火发动机准维湍流卷吸燃烧模型，对压缩比为１０和１２的火球形燃烧室以及压缩比为１０的碗形燃烧室变工况进行了计算，将计算得到的示功图、质量燃烧率等与实验值进行了对比对分析。结果表明，合理选取与燃烧室结构相对应的四个经验常数，准维湍流卷吸燃烧模型完全适用于火花点火发动机变工况及不同燃烧室结构工作过程的计算，能够正确反映火花点火发动机结构参数和运转参数对燃烧过程的影响。     

火花点火发动机燃烧循环变动的理论研究

本文改进了一个火花点火发动机的准维计算模型，并对燃烧的循环变动进行了理论计算研究。这个模型包括点火时刻火花塞附近气流平均速度、湍流强度、气缸内残余废气系数以及缸内总的混合气质量等的循环变动的影响。将计算结果和试验结果进行了比较，证实了用这个模型可以较精确地预测燃烧的循环变动。另外，运用这个模型分别讨论了湍流强度、火焰中心位置在缸内的移动，以及残余废气系数的循环变动对不同燃烧阶段循环变动的影响程度，从而得出了一些有益的结论。     

火花点火对乙醇燃料SI/HCCI燃烧模式转换平稳性的影响

在一台经过改进的单缸机上分别实现了乙醇燃料均质压燃和火花点燃两种燃烧方式,获得了乙醇燃料两种燃烧方式各自的工作区域,并在不同工况实现了两种燃烧模式相互转换．为了改善SI／HCCI燃烧模式转换时的平顺性,考察了边界条件工况下火花点火对燃烧模式转换的影响．研究结果表明,在HCCI燃烧临界温度附近,引入火花点火能明显改善乙醇HCCI的燃烧稳定性,降低了燃烧循环变动．在SI／HCCI燃烧模式转换过程中,引入火花点火相当于向缸内混合气添加部分额外能量,以点燃混合气,进而改善了HCCI和SI相互转换时的平稳性．     

火花点火发动机激光诱导荧光及散射测量技术应用研究

本文就汽车发动机的激光测量技术问题，重点介绍了散射光法及激光诱导荧光法在发动机研究开发过程中的应用及其机理。这些方法对电子控制稀燃火花点火发动机的设计和优化具有重要意义。     

火花点火式天然气发动机燃烧系统的研究

本介绍了天然气发动机预燃室燃烧系统的研制过程，新设计的燃烧系统工作可靠、性能优良。试验结果表明：预燃室内混合气着火稳定、火焰传播迅速；主燃室燃烧速度高、持续期短、无后燃现象，整机性能比原机有较大的提高。