汽油机燃用乙醇和含水乙醇与汽油的混合燃料的试验研究

报导了在摩托车汽油机中燃用乙醇-汽油混合燃料的试验结果，并与燃用汽油时的结果进行了对比分析。结果显示，汽油机燃用乙醇和汽油的混合燃料，当纯乙醇或含水5％的工业乙醇在混合燃料的比例为10％的时候，即使发动机的结构不变、燃油系统和点火系统不作任何调整动的时候，发动机的全负荷输出不受影响，发动机的能耗率得到改善、HC和CO排放有所降低，但是NOx排放会有显著的增加。     

乙醇-柴油混合燃料的理化特性研究

对乙醇-柴油燃料直接影响发动机性能和燃料的使用、存储和运输的几种基本物理化学性质进行了研究。通过对不同比例(乙醇含量分别0．2％、0．5％、1％、2％、5％、10Yoo、15％、20％、25％、75％)的混合燃料的密度、粘度、闪点、表面张力、十六烷值、稳定性和磨损性等理化性质的测试和研究，总结出了乙醇含量对混合燃料物性参数的影响规律，归纳出各种参数随温度变化的规律。以密度为特征参数，拟合出混合燃料粘度、表面张力随密度变化的关系，得到了具有较高精度的乙醇一柴油混合燃料的理化特性经验关系式。     

乙醇、柴油及其混合燃料的喷雾特性

为了研究乙醇、柴油及其混合燃料的喷雾特性，采用试验和计算的方法获得了乙醇．柴油混合燃料的物性，并将其用于Wave—KH破碎子模型来模拟混合燃料的喷雾过程．模拟结果能够较好地与纹影摄像结果相吻合．研究表明，乙醇及乙醇-柴油混合燃料的喷雾贯穿距小于柴油，喷雾锥角略大于柴油，喷雾形态的分布范围较大，与空气混合更好．     

乙醇燃料HCCI发动机燃烧特性研究

应用调整进排气门相位控制缸内残余废气率策略,在Ricardo Hydra四冲程进气道喷射单缸试验机上实现了无水乙醇燃料的均质压燃,获得了运行工况范围,并分析研究了空燃比、转速和气门相位对乙醇燃料均质压燃的燃烧特性。结果表明:乙醇燃料的均质压燃的可运行范围仍然受到爆震、换气过程及失火的限制,但在高速及稀燃区域得到拓展;其着火时刻及燃烧持续期依赖于气门定时、空燃比及转速。     

柴油燃料HCCI燃烧的稳定性研究

实现宽广负荷范围内的稳定燃烧是目前HCCI燃烧研究的热点之一．而HCCI燃烧在高、低负荷时的工作不稳定性是影响HCCI燃烧实用性的重要问题之一。在前期研究实现单缸柴油机HCCI燃烧的基础上,主要分析了发动机负荷和气门重叠期的变化对HCCI燃烧稳定性的影响,探讨了造成不稳定燃烧的原因。结果表明：HCCI燃烧在中间负荷燃烧稳定性最好,但在低负荷时容易产生失火,高负荷时容易产生燃烧压力振荡,造成不稳定燃烧;负气门重叠期增大有利于小负荷的燃烧稳定性,负气门重叠期减小有利于大负荷的燃烧稳定性。     

高辛烷值燃料HCCI燃烧特性的变参数研究

构建了一种高辛烷值燃料与空气压缩自燃反应机理(89种组分,413个反应)。用在快速压缩机上获得的试验数据对它进行了验证,考察了机理的有效性。然后将其嵌入内燃机模型,在CHEMKIN平台上对这种燃料的HCCI燃烧特性进行了变参数的数值模拟,研究了进气温度、进气压力、空燃比、压缩比、转速和EGR等因素对燃烧特性的影响,同时预测了缸内反应物、生成物、自由基浓度随曲轴转角变化的历程。计算结果对燃用高辛烷值燃料HCCI发动机燃烧过程的优化提供了依据。     

甲基四氢呋喃-异辛烷层流燃烧特性

利用纹影和高速摄像系统,在定容燃烧弹中研究了异辛烷掺混不同摩尔分数(0、20％、40％、60％及100％)的2-甲基四氢呋喃(2-MTHF)在不同初始温度(373、423和453 K)、不同初始压力(0.1、0.2和0.4 MPa)和不同当量比(0.7～1.6)下的层流燃烧特性.几种掺混比下的层流燃烧速度都是在当量比为...     

DME/LPG燃料比例实时优化的HCCI燃烧控制新方法

根据燃料设计的思想,提出了混合燃料比例实时优化的HCCI燃烧控制新方法。在一台2135柴油机上,通过燃料成分设计（DME／LPG混合燃料）、混合气成分设计（进气添加二氧化碳）、发动机参数调整（改变压缩比）等多种模式对二甲醚HCCI燃烧进行了研究和比较。试验结果表明,在不同工况下实时进行DME／LPG比例优化,通过改变燃料的理化特性和可燃混合气的成分,实现了HCCI着火与燃烧的有效控制,能够显著拓展二甲醚HCCI燃烧的运行负荷范围,并且各个工况下热效率最高、HC和CO排放最低。     

甲醇/乙醇/汽油HCCI燃烧和排放特性对比

在Ricardo单缸四冲程汽油机上采用内部废气再循环策略,实现了汽油、乙醇和甲醇的HCCI燃烧,并对比了这3种燃料HCCI的燃烧和排放特性。结果表明:在HCCI燃烧模式下,醇类燃料与汽油相比有更多的燃料参与了低温反应,有利于化学动力学反应的进行,因此醇类燃料提前着火时刻,缩短燃烧持续期,降低发动机的燃烧温度;在相同的发动机转速和空燃比条件下,醇类燃料可以极大地降低发动机的NOx排放,特别是甲醇的NOx排放最低可达2×10-6;并且醇类燃料更有利于稀燃,适用于中高速的发动机工况。     

乙醇-柴油混合燃料的应用研究进展

为了有助于开展乙醇-柴油混合燃料在柴油机上的应用研究,本文首先介绍了乙醇的生产原料及其理化特性,分析了乙醇-柴油混合燃料的排放机理,讨论了乙醇-柴油混合燃料的研究进展,指出目前乙醇在柴油机上的混合燃烧主要分为两大类:机内混合与机外混合燃料燃烧。最后重点以清华大学、吉林大学、上海交通大学为例,就各自对乙醇-柴油机外混合燃料燃烧研究的不同“亮点”分别进行论述,指出进一步选择合适的助溶剂以及恰当的着火改进剂等,可使乙醇-柴油混合燃料在柴油机上的应用早日实现。     

均质充量压缩着火燃烧碳氢生成和边界层贡献的试验研究

试验研究了均质充量压缩着火(HCCI)燃烧过程中边界层区域HC生成、分布与消耗历程,考察了边界层各个区域对整体HC排放的贡献比例。为此,在快速压缩机上利用瞬态HC排放仪测量了均质混合气在当量比0.4、不同压缩比下靠近气缸盖底面和气缸体侧面不同距离的各测点在全反应历程内的HC浓度。研究发现:压缩比降低使得边界层效应更加明显;同一工况下,气缸盖底面和气缸体侧面的边界层厚度因受到压缩挤流和壁面传热的影响而不同,气缸体侧面的边界层效应比气缸盖底面的更加显著;靠近气缸盖底面和气缸体侧面2mm以内的区域对整体HC排放的贡献较高,气缸中心燃烧核心区域贡献较小。     

含异丙醇添加剂的HCCI燃烧特性及其排放影响因素

研究了异丙醇作为添加剂对正庚烷HCCI燃烧的抑制效果,分析了影响HC和CO排放的燃烧参数,考察了EGR对含异丙醇添加剂的HCCI燃烧和排放的影响.在单缸HCCI发动机上,开展了正庚烷、10%~60%异丙醇/正庚烷燃料(体积比)在1 800 r/min下不同负荷时的试验研究.研究表明,在正庚烷中加入异丙醇后,低温反应时刻明显推迟,低温峰值放热率降低,引起高温反应时间的推迟,从而使得最大平均指示压力增加,但是最小稳定运行平均指示压力也增加,燃烧效率相对降低.对影响HC和CO排放的参数分析发现,影响HC排放的主要因素是混合燃料中高十六烷值燃料的比例,而影响CO的参数主要有最高燃烧温度,其他参数如最大压力升高率、平均指示压力、着火时刻也产生一些间接影响.对具有相同循环能量的各种燃料燃烧稳定性的研究表明,10%和20%混合燃料燃烧开始出现一定波动,30%和40%混合燃料循环波动明显,而50%混合燃料就相当恶化了.EGR对含较少异丙醇的混合燃料影响不大,但对40%异丙醇/正庚烷混合燃料的燃烧与排放影响相当显著.     

混煤燃烧特性的实验研究

选择武钢高炉混煤喷吹的某种烟煤和某种无烟煤为研究的煤源,对不同混合比例的混煤燃烧进行了实验研究。利用差热天平的TG—DTG—DTA热分析,探讨了烟煤不同掺混比对混煤的燃烧特性的影响规律和合适的烟煤掺混比例,阐明了烟煤掺混高炉喷煤技术经济指标的改善作用。     

正庚烷HCCI燃烧过程的数值模拟及试验研究

结合详细化学动力学机理,运用最新的CHEMKIN—Ⅳ化学动力学软件包中的IC enginc模块模拟了正庚烷的HCCI燃烧过程。并在一台高速四缸柴油机上进行了单缸正庚烷HCCI燃烧试验。分别从理论和试验上研究了正庚烷的HCCI燃烧过程以及各种参数变化对燃烧过程的影响,研究表明：正庚炕燃烧过程由低温反应和高温反应两阶段组成,NC7KET裂解生成OH是低温阶段最重要的反应,高温阶段着火是由H2O2裂解所触发的,低温阶段着火对高温阶段着火起着关键作用;各种参数的变化会导致燃烧过程的显著变化。     

限流沿燃烧室中实现柴油喷雾稀扩散燃烧的混合气形成过程

提出了一种在于激光诱导荧光法的实验方案，采用增压式共轨喷油器，在定容燃烧实验装置内进行柴油喷雾形成、发展、撞壁和混合过程的实验。实验发现，燃油喷雾在燃料室壁面的沉积可通过在壁面设置一个“限流沿”（BUMP），使之从壁面剥离，剥离后的壁面射流形成一个迅速扩散的二次空间射流，进而形成较均匀、较稀薄的混合气，它有利于减少碳烟和NOx排放。     

乙醇燃料均质压燃的试验研究

利用多功能燃烧弹对乙醇进行均质压燃性能的研究,具有边界条件可控的独特优点．在多功能燃烧模拟系统(多功能燃烧弹)中进行了不同混合气温度对燃烧过程及不同空燃比对燃烧过程影响规律的试验研究．混合气温度的升高将促使燃烧最高压力、最大压力升高率和放热率增加,而且其峰值提前;随空燃比的加大,燃烧压力、压力升高率和燃烧放热率下降,且出现峰值的时刻推迟．     

催化燃烧对HCCI发动机着火点、燃烧性能及排放的影响

对甲烷在催化剂铑(Rh)表面的反应机理进行了分析。通过修改CHEMKIN软件包中的SENKIN模块,对活塞顶涂有催化剂的HCCI发动机的燃烧过程进行了数值计算,建立了单区、多区模型。利用单区模型分析了催化燃烧对HCCI发动机着火时刻的影响,结果表明在控制HCCI发动机着火时刻方面催化燃烧有其他方式所没有的优势;利用多区模型分析了催化燃烧对HCCI发动机的燃烧性能及HC、CO、NOx排放的影响,结果表明催化燃烧对燃烧效率、着火持续期有较大的影响,同时能降低HC、CO的排放,但会提高NOx的排放。     

进气温度和过量空气系数对乙醇均质压燃燃烧过程的影响

在一台经过改进的CA6110发动机上,进行了进气温度和过量空气系数对乙醇燃料均质压燃燃烧过程影响的试验研究．结果表明,在转速和供油量一定时,随着进气温度的升高,着火始点提前,燃烧持续期变短,压力升高率变大,缸内的最大燃烧压力变大,指示效率提高,平均指示压力升高．当进气温度一定时,随着过量空气系数的减小,着火始点提前,燃烧持续期逐渐变短,压力升高率变大,缸内的最大燃烧压力变大,指示效率增加．