基于定容燃烧弹的单孔主动预燃室几何参数对燃烧特性的影响研究

基于定容燃烧弹试验平台,采用燃烧可视化方法研究了预混式单孔主动预燃室的几何参数对预燃室点火特性的影响。在火焰发展初期的定压燃烧过程中,将从点火开始到火焰面积达到燃烧弹可视窗口面积一半所用的时间定义为初期火焰发展时间,作为衡量不同几何参数下主动预燃室点火效果的参考指标：在不同喷孔孔径（2.0～4.0 mm）、不同预燃室通道内径（3.0～5.5 mm）、不同下端开口角度（0°～75°）的试验条件下,初期火焰发展时间的最大差异分别为9.3 ms、6.8 ms、2.9 ms,最终得出3个几何参数对单孔主动预燃室点火效果的影响程度排序由大到小依次为喷孔孔径、预燃室通道内径、下端开口角度。     

预燃室射流点火装置的设计与性能研究

为改善天然气发动机燃烧特性,设计了用于射流点火的内置式半球型四孔预燃室,利用全燃烧场可视的快速压缩机(RCM),采用同步压力传感器和高速摄影机进行了点火燃烧试验研究,并与传统火花点火对比分析。结果表明,采用本文设计的预燃室射流点火装置能达到强化点火、加速燃烧的明显效果。相比于传统火花点火,预燃室式射流点火的滞燃期和燃烧持续期缩短,最高燃烧压力和最大累计放热量提高,且随着负荷的增大,性能改善幅度增加。在大负荷工况下,滞燃期和燃烧持续期均约缩短了55%,最高燃烧压力和最大累计放热量分别提高7%和10%。此外,预燃室式射流点火方式的点火和燃烧稳定性优于传统火花点火,滞燃期和最高燃烧压力波动极小。高速摄影的结果表明,预燃室式射流点火在主燃室内快速产生沿喷孔方向高速发展的射流火焰,引发迅速燃烧,而传统火花点火呈现火焰缓慢传播燃烧形态。     

基于两级高能点火和被动预燃室的高压缩比汽油机燃烧及排放特性研究

基于一台自然吸气缸内直喷汽油机,研究了高能点火、被动预燃室和两者结合对当量比和稀薄燃烧工况下燃烧与排放特性的影响。结果表明,高能点火结合被动预燃室,能够在小负荷工况下显著降低循环波动、缩短点火延迟期和燃烧持续期,两者效果相互叠加,能够进一步提高热效率。高能点火的被动预燃室可将稀燃极限由1.4小幅拓宽至1.5～1.6之间;在当量比工况,可使热效率相对提升最高达17.9%。而在大负荷工况下,高能点火结合普通火花塞或被动预燃室均对燃烧性能无明显提升作用。对于排放性能而言,高能点火对于排放性能的影响较小,而被动预燃室对排放影响更为显著;小负荷工况下,被动预燃室倾向于降低NOx排放;中大负荷工况下,被动预燃室倾向于增加NO_x排放;两种负荷下,受到火焰淬熄和燃油撞壁作用的影响,被动预燃室的HC排放相比普通火花塞均略有升高。     

湍流射流点火燃烧特性的模拟研究

稀薄燃烧策略可以在提高燃料效率的同时减少污染物排放,而预燃室式湍流射流点火技术作为一种强点火方式能够有效提高燃烧稳定性.采用数值模拟手段对稀薄混合气湍流射流点火燃烧特性进行研究.结果 表明:在混合气过量空气系数(φa)为1.5的情况下,湍流射流点火相较传统火花塞点火最高燃烧压力提高66.4％,NOx排放相较当量比燃烧降...     

苏联3M3-4022-10型车用汽油机

苏联高尔基汽车厂生产的TA3-3102型伏尔加小客车上，装用札沃尔日斯基发动机厂生产的具有预燃室-火炬点火的3M3-4022-10型汽油机，介绍了该机主要技术参数、预燃室-火炬点火的主要结杓及特点。     

苏联ЗМЗ-4022-10型车用汽油机

苏联高尔基汽车厂生产的ГАЗ-3102型伏尔加小客车上,装用札沃尔日斯基发动机厂生产的具有预燃室-火炬点火的ЗМЗ-4022-10型汽油机,介绍了该机主要技术参数、预燃室-火炬点火的主要结构及特点。     

柴油机的油注贯穿度和喷雾锥角

本文探讨了关于向高速柴油机燃烧室内喷射的燃料雾注贯穿度和喷雾锥角。由高速液体射流油注长度的理论分析中,推导出了求雾注贯穿度的经验公式和喷雾锥角的公式。并且,在该结果的基础上,求出在有涡流的情况下表示贯穿度和喷雾锥角的经验公式,并与实验结果进行了比较和研究。     

主动射流点火天然气发动机的燃烧控制策略

本文研究了天然气发动机主动射流点火模式下喷射压力和喷射脉宽对射流燃烧特性的影响。试验条件为：保持进气道压力为0.08 MPa、进气道天然气喷射脉宽为18 ms、调整射流室天然气主动喷射压力从0.5 MPa依次增加到3.0 MPa,增量间隔为0.5 MPa,主动喷射脉宽从1 ms依次增加到5 ms,增量间隔为1 ms。发动机的转速为800 r/min,点火时刻为-24°CA ATDC。试验结果表明,相比于被动射流点火,主动射流点火可提高峰值放热速率,加速燃烧。主动喷射压力和脉宽过低时,循环波动率（COV）大;随着主动喷射压力或脉宽增加,燃烧稳定（COV<1.5%）;继续增加主动喷射压力或脉宽对燃烧稳定性的影响不大。随着主动喷射压力和脉宽的增大,发动机峰值压力和峰值放热速率增加,初始阶段燃烧速度加快,但整体燃烧持续期变长。在固定点火时刻条件下,较低的主动喷射压力和脉宽实现更高的发动机指示热效率。主动喷射压力为0.5 MPa,主动喷射脉宽为2～5 ms时,发动机取得最高的指示热效率,优化后的指示热效率提高了2.8%。     

火花辅助压燃准维燃烧模型的建立及应用

本文采用湍流火焰传播速度模型描述火花点燃（SI）燃烧，针对单个自燃点仍采用湍流火焰传播速度模型，将所有自燃点的当量湍流火焰速度集合作为总当量湍流火焰速度用来描述压燃燃烧，进而建立了火花辅助压燃（SACI）准维燃烧模型。基于该模型研究了空气、外部废气再循环（EGR）稀释对SACI的影响，仿真和实验匹配良好。计算表明：SACI的火焰传播速度高于SI，随点火提前而增大，外部EGR稀释的火焰传播速度低于空气稀释；点火推迟或者增加外部EGR都会导致火焰前锋面面积峰值升高，衰减速度减慢，燃烧等容度减弱；稀释率相当时，空气稀释的热效率更高，但外部EGR稀释的尾气后处理更容易。     

皮尔斯蒂克PA4—200型发动机两级增压的经验

与直喷式燃烧过程相比,预燃室式燃烧过程的优点是在相同的功率下其最大爆发压力约低25～30％。法国热机研究所研制的皮尔斯蒂克PA4—200型发动机采用变截面的特种预燃室来解决预燃室发动机比油耗高的缺点。该机原为直喷式,由于采用了特种预燃室,使其最大爆发压力由140巴降为95巴。 通过采用二级增压来提高增压压力及加大油泵供油量来发挥其功率储备。这样在同样的机械负荷下功率可增加40％,同时,燃烧过量空气的增加使热负荷不变. 关于变截面预燃室已在参考文献[1]报导,这里仅谈谈使用高增压的一些经验。     

Flame propagation model for a rotary Atkinson cycle SI engine

The rotary Atkinson cycle engine includes two modes of combustion: combustion initiation and propagation in ignition chamber and then flame jet entrainment and propagation in expansion chamber. The turbulent flame propagation model is a predictive model for SI engines which could be developed for this type of combustion for the rotary Atkinson engine similar to the congenital engine with pre-chamber; in split combustion chamber SI engines, small amount of fuel is burned in pre-chamber while the fuel burned in ignition chamber of rotary Atkinson cycle is considerable. In this study a mathematical modeling of spherical flame propagation inside ignition chamber and new combined conical flame and spherical flame propagation model of a new two-stroke Atkinson cycle SI engine will be presented. The mathematical modeling is carried out using two-zone combustion analysis and the model also is validated against experimental tests and compared with previous study using non-predictive Weibe function model.     

双层分区燃烧系统对高强化柴油机性能的影响

柴油机的燃烧系统是混合气形成质量的关键。为改善某高强化柴油机的燃烧和排放性能,在保证原机压缩比不变的条件下,设计了一种双层双弧脊分区燃烧系统——双层燃烧室匹配双排喷孔,并基于计算流体力学软件Converge进行数值模拟,研究不同上下排喷孔油束夹角对缸内燃烧和排放的影响。研究结果表明:新设计的燃烧系统的燃烧和排放性能均优于原机,上下排喷孔油束夹角会影响燃油在上下层弧脊处的分配,较大的上排喷孔油束夹角有利于对燃烧室顶隙空间的利用和上层弧脊下侧混合气的形成,较小的下排喷孔油束夹角有利于燃烧室底部凹坑附近空气利用率的提高和混合气分布范围的增加。因此,需要对上下排喷孔油束夹角进行合理的选择和匹配,使得发动机的整体燃烧和排放性能达到最优。     

基于可视化装置的柴油机喷雾燃烧过程试验研究

利用喷雾燃烧多功能动态可视化试验装置,获得了清晰直观的燃烧室内喷雾燃烧过程图片,分析研究了两种燃烧室对喷雾和燃烧过程的影响。结果表明:燃烧室内喷雾贯穿力比涡流和挤流强,喷雾以近似直线形式扩展到凹坑壁后,大部分随涡流方向扩展;火焰首先在靠缩口型燃烧室中心处出现,而圆柱型燃烧室则在靠凹坑上边缘处出现;缩口型燃烧室比圆柱型燃烧室燃烧结束得稍早,燃烧性能更好。     

预燃室催化燃烧对HCCI发动机燃烧特性的影响

对预燃室壁涂有催化剂的均质压燃(HCCI)发动机的燃烧过程进行了数值计算,分析了催化燃烧对HCCI发动机燃烧特性的影响;同时分析了预燃室内催化剂种类、过量空气系数、进气温度、进气速度、缸径以及预燃室壁温对HCCI发动机燃烧特性的影响。结果表明,预燃室存在催化燃烧时对HCCI发动机的着火时刻有很大的影响:随着过量空气系数及预燃室进气速度的增加,HCCI发动机的着火时刻提前;催化剂种类、预燃室缸径以及预燃室壁温对HCCI发动机着火时刻影响不显著,但对缸内燃烧温度影响显著。     

Effect of nozzle orifice diameter on diesel spray tip penetration according to various spray models for CFD simulation with widely varying back pressure

CFD simulations of spray tip penetration with the standard KIVA3V, ‘original gas jet’ and ‘Normal gas jet profile with breakup length formula’ (NGJBL) spray models were performed to investigate the effects of nozzle orifice size and ambient gas density combinations on the spray penetration. The accuracy of the CFD simulation results was estimated by comparing them with available experimental data. The ambient gas density was varied in 12 kg/m³ intervals from 12 to 69 kg/m³ for each nozzle orifice diameter. The nozzle orifice diameters used were 119, 140, 183 and 206 mm. A total of 20 cases in the CFD simulations were considered with combinations of the 4 nozzle orifice diameters and 5 ambient gas densities. CFD simulations with the NGJBL spray model were more accurate than those with either the standard KIVA3V or gas jet spray models as the nozzle orifice diameter and ambient gas density was increased. The NGJBL and original gas jet model is more effective in predicting the spray tip penetration near the nozzle tip region.     

超高压共轨柴油机油气室匹配仿真研究

介绍了超高压共轨系统工作原理,基于Fire软件分别建立了进气道和燃烧室的仿真模型,并在利用试验验证了模型准确性的基础上,通过模型分析了油、气、室参数间的匹配关系对超高压共轨柴油机性能的影响,为进一步改善柴油机的性能和实现油、气、室参数间的优化匹配提供了理论依据。结果表明:在超高压喷射条件下,同一喷孔直径匹配的涡流比越大(1.21~3.62范围内),越有利于改善柴油机性能,并且喷孔直径越大,改善的效果越明显,当3.62涡流比匹配0.30mm喷孔直径时,可获得最高的平均有效压力,并且此时具有最好的排放效果;同一喷孔直径匹配的燃烧室口径比越小,越有利于改善柴油机性能,并且喷孔直径越小,改善的效果越明显,当0.75燃烧室口径比匹配0.23mm喷孔直径时,可获得最佳的动力性和排放性。     

Jet characteristics of CNG injector with MPI system

A theoretical model is developed that assumes the natural gas transient jet can be characterized as a spherical vortex interacting with a steady-state jet. Schlieren photographs revealed a low-pressure gas jet's starting and extending process from the nozzle.Comparison between the model and experimental results for the tip penetration of round jet, show that both have similar characteristics, and the results show that the tip penetration is proportional to the square root of time. Moreover, when per-time calorific values of the injecting fuel are the same, the tip penetration of the gas jet is longer than that of gasoline.     

某重型车用V8柴油机燃烧系统优化设计

针对某重型车用V8柴油机的燃烧室廓形和喷油器凸出高度进行了设计.优化设计方案由5个燃烧室廓形和5个喷油器凸出高度组成,选择了ESC稳态排放循环中的A100,C100,A25工况以及最大功率工况作为优化设计的工况点,利用AVL-Fire软件在这4个典型工况点上对各设计方案的缸内燃烧过程进行了模拟计算,采用了一个综合目标评价函数来评判不同方案对循环功、NOx和Soot的综合影响,从100个算例的计算结果中筛选出最优的燃烧室廓形和喷油器凸出高度.和原机相比,优化的燃烧系统在高负荷工况可使油耗下降1.4%,Soot排放降低14%~30%.     

Atkinson循环发动机紧凑型燃烧系统研究

基于Atkinson理论循环建立混合动力汽油机的性能仿真模型,确定出合适的压缩比与配气正时。分别采用增加活塞顶面凸起高度(上凸型燃烧室)和减小缸盖上燃烧室高度的方式来满足Atkinson循环汽油机对压缩比的要求。同时为适应紧凑结构减小气门升程、直径(紧凑型燃烧室)。通过三维CFD计算分析,比较了两种燃烧室缸内燃烧及流动特性,发现紧凑型燃烧室能够在火核形成及扩散时期在缸内产生更高的湍动能,有利于加快火焰传播,使燃烧持续期缩短9.8%~24.4%,可显著提高燃油经济性。在混合动力用Atkinson循环发动机开发中使用紧凑型燃烧室,具有重要的应用价值。