混氢汽油机的燃烧及排放特性试验

针对汽油机热效率低、排放高的问题,通过进气混氢降低汽油机的能耗和排放.在一台4缸汽油机上安装一套电控多点顺序气道氢气喷射系统,可实现汽油和氢气在进气道的现场混合.在发动机转速为1 500 r/min及理论当量比条件下,选择混氢体积分数为1%、1.5%、2%、3%的4种不同进气,对混氢汽油机的燃烧与排放特性进行了试验研究.试验结果表明:在混氢体积分数为3%的工况下,与原机相比,发动机制动热效率平均提高了3.23%,缸压峰值的循环变动平均减少了3.18%.随着进气中氢气体积分数的增加,发动机着火滞燃期和燃烧持续期缩短,燃烧峰值压力增加,CO₂与HC排放明显降低,但NO_x与CO排放有所增加.混氢对改善发动机性能效果显著.     

小型汽油机工作过程的数值模拟

为了研究液化石油气(LPG)发动机的燃烧特征及其影响因素,预测LPG发动机性能,分别对GY6汽油发动机和LPG发动机进行了数值模拟,通过实验分别测取了燃油和燃气的示功图,将实验结果与模拟计算结果进行对比,验证模型的可靠性.模拟计算是在分析火花点火发动机缸内湍流特性基础.上,建立了发动机燃烧计算的双区模型,分别用汽油和LPG对GY6汽油机的工作过程进行了模拟,通过建立物性参数模型、传热模型、湍流卷吸燃烧模型、燃烧室几何尺寸计算模型等相应的子模型,实现了燃烧过程的计算;同时结合实验数据进行验证,实验表明计算结果合理,在小型汽油机性能预测研究中建立的准维湍流卷吸燃烧模型是可行的.     

掺氢对高辛烷值燃料燃烧过程的影响

通过耦合纯H₂和高辛烷值标准基础燃料(primary reference fuel,PRF)燃烧机理,在CHEMKIN的Premix子程序上建立并验证了PRF-H₂混合燃料预混层流火焰燃烧模型,并在该模型上就理论当量比条件下,掺氢对高辛烷值燃烧过程的影响进行了计算研究.试验结果表明:H₂能加快PRF-H₂混合燃料火焰的传播,促进PRF-H₂混合燃料中正庚烷和异辛烷的分解;此外,掺入H₂还能增大火焰中H、O和OH自由基的摩尔分数,H自由基摩尔分数的最大值由纯PRF混合燃料火焰时的4×10^-3增大到了掺氢能量分数为60%时的13×10^-3.     

混氢汽油机排放特性的试验

在一台加装了电控氢气喷射系统的汽油机上,在发动机1 400 r/min的条件下,对混氢汽油机排放性能进行了试验研究.试验结果表明:适当增加过量空气系数有利于改善混氢汽油机的HC、CO与NO_x排放;在理论过量空气系数附近,混氢后发动机CO排放有所升高,但稀燃条件下混氢有利于改善汽油机HC与CO排放;减小点火角后,混氢汽油机HC与NOx排放有所降低;随着进气压力的升高,HC与CO排放得到明显改善.     

汽油机工作过程的多区模型

以C^ 6.0和Matlab为混合开发平台,以能量守衡、热力学方程式和体积守衡为基础,解决了传热计算、物质特性计算,各区的几何特征量的计算,燃烧控制方程的计算等问题,实现了汽油机的准维多区工作过程模拟,并用它来寻找150FM汽油机各燃烧控制因素的最佳组合。     

汽油机双区燃烧模型的探讨

本文对汽油机双区燃烧模型的若干关键问题提出了新的设想。按动量守恒定律计算紊流强度,考虑已燃区的膨胀推移对未燃区的压缩及由此而产生的双区密度变化。并推荐了一种较简便的火焰前锋实有表面的分段计算法。计算数据与CA10B及492Q的实测数据进行了对比,获得较为满意的结果。     

一种改进的直喷式柴油机准维多区燃烧模型

为了深入研究内燃机工作过程，在直喷式柴油机准维多区燃烧模型中，考虑了油滴间的相互碰撞和聚合作用，及缸内燃烧和空气运动对燃油蒸发的影响及油滴蒸发的相互影响。通过计算结果与实验结果的对比，表明考虑了油滴相互作用的燃烧模型可以更准确地预测发动机性能。     

汽油机缸内富氧燃烧的试验研究

富氧燃烧是一种可以实现节约能源和降低污染物排放的内燃机燃烧技术.通过汽油发动机在同一工况工作时,使进气中氧体积分数分别为20.7％、23.2％和25.4％,实现富氧燃烧.研究不同的进气氧体积分数对汽油发动机的燃烧特性和排放特性的影响.研究结果表明：进气氧体积分数增加,发动机缸内压力和燃烧放热率升高,最高燃烧压力相位提前,降低循环波动,发动机燃烧工作稳定;同时减少THC和CO的排放,但NOx的排放量增大.     

掺混标准氢氧气对汽油机性能的影响

针对汽油机部分负荷条件下热效率低和有害排放高的问题, 笔者在一台加装了电控氢、氧气喷射系统的四缸汽油机上研究了掺混标准氢氧气对汽油机燃烧与排放特性的影响.标准氢氧气定义为氢气与氧气物质的量比为2∶1的氢氧气.试验时, 通过调整氢气和氧气喷嘴的喷射脉宽, 使标准氢氧气占进气的体积分数 (α_2H2/O2) 由0分别增加至2%和4%, 并减少汽油的喷射脉宽, 使混合气的过量空气系数由1.00增加至1.50.结果表明:掺入标准氢氧气能改善汽油机经济性, 发动机比燃料能量消耗率最低值由原机的12.63 MJ/kW·h分别降低至α_2H2/O2为2%和4%时的12.27 MJ/kW·h和12.11 MJ/kW·h;此外, 掺入标准氢氧气后, 汽油机滞燃期及快速燃烧持续期缩短, 最大压力升高率提高, HC及CO排放降低, 但NO_x排放明显增加.     

燃烧模型对多孔介质内预混燃烧的影响

采用二维非稳态数学模型研究燃烧模型多孔介质内预混燃烧影响.燃烧模型分别为单步和多步化学反应动力机理（17种组分,58个反应）,CH4/空气当量比的范围为0.55～1.0.对比分析两种燃烧模型下燃烧器中心处的温度、组分浓度分布曲线.结果表明,多步燃烧模型对燃烧器内温度、组分浓度分布有更准确的预测,并与文献结果比较,证实了二维非稳态数学模型的正确性.此外,将二维的温度场进行比较,结果表明单步化学机理的反应区域小,温度梯度大,而多步化学反应由于各反应步骤存在时间尺度的差异,反应区域大,温度梯度相对较小,与实际燃烧情况能很好的吻合.     

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。     

基于模型汽油发动机的空燃比控制器仿真研究

建立了合理的四缸四冲程汽油发动机数学模型,对模型发动机进行仿真标定实验,获得其喷油MAP图.根据发动机运行特点及控制要求,在均值模型的基础上,建立了稳态部分负荷、瞬态、怠速3种主要运行工况下的控制器模型,并给出了以上模型在Matlab/Simulink环境下的结构框图和综合仿真过程.仿真结果表明:控制器能够判断不同工况,并自动切换到相应的控制模块,使空燃比达到预期要求,具有良好的控制性能、控制策略与控制算法可行.     

汽油机燃料的改质

阐述了适应排放需求的汽油机燃料的特点及发展状况,认为要满足越来越严格的排放法规的规定,汽油机燃料的特性不仅满足发动机性能的要求,还要着重考虑发动机排污控制的要求,因此在汽油机燃料方面必须采取一系列改进燃料品质的措施。一方面,提高汽油的品质：如提高汽油的 辛烷值、使用无铅汽油、混合燃料等。另一方面,积极研究开发并尽快推广使用有前景的代用燃料：如甲醇、乙醇、压缩天然气和液化石油气等。同时,还对汽油机燃料在我国的发展前景进行了预测。     

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.     

汽油机燃烧参数在线测量及其在控制中的应用

对汽油机燃烧始点、终点和燃烧持续期等燃烧参数进行了在线测量，并对燃烧参数在汽油机空燃比和点火时刻控制中的应用进行了研究     

改善混氢汽油机怠速经济性的试验研究

为提高汽油机怠速时的经济性,在一台加装了电控氢气喷射系统的四缸汽油机上针对进气混氢体积分数、停缸、稀燃及降低怠速转速对汽油机怠速燃料能量消耗量的影响进行试验研究.试验中,通过停止发动机指定气缸的燃料供给实现停缸运行.结果表明,加大进气混氢体积分数、停缸及降低怠速转速均可有效提高汽油机怠速时的经济性.其中进气混氢结合停缸的方式最利于减少汽油机怠速时的燃料能量消耗量.在2缸停止燃烧、做功且进气混氢体积分数为6.63%的条件下,发动机怠速能量消耗量较原机降低约40.07%.但由于加大混合气过量空气系数后缸内燃料燃烧持续期延长,因此在怠速阶段采用稀燃方式并不能明显降低混氢汽油机的怠速燃料能量消耗量。     

涡流室柴油机燃烧室压力预测的复合模型

在涡流室柴油机中，需要获取涡流室涡流燃烧室的气压体压力，运用本文所建立的复合模型，呵根据测取的一个燃烧室的压力来预测另一个燃烧室的压力。     

汽油机喷入过热水蒸气的热力循环分析

阐述了对汽油机喷入过热水蒸气的节能机理，从理论上分析了水蒸气能够起到减轻爆震作用的原因，为寻求提高汽油机热效率的途径提供了有效依据。