基于首次着火循环的低温冷起动特性(Ⅱ)

在一台125cm^3单缸风冷电控喷射LPG发动机上,进行了单循环冷起动实验研究．通过分析发动机最初几个循环的瞬时转速、缸压以及HC排放,得到了发动机首次着火循环冷起动时的燃烧及排放情况．在对首次着火循环分析的基础上,研究了过量空气系数、环境温度、点火提前角和蓄电池电压对LPG发动机首次着火循环燃烧情况的影响．结果表明,蓄电池电压影响发动机冷起动首次着火循环的HC排放,同时对首次着火循环的起动转速也有影响;点火提前角对首次着火循环起动转速影响较大,但对单循环冷起动时的HC排放影响不大;LPG发动机首次循环可靠起动的最佳点火提前角为上止前10℃A．     

电控喷射LPG发动机冷起动失火特性

为加强冷起动阶段的排放控制,在一台125 cm3单缸电控喷射LPG点燃式发动机上进行了冷起动失火特性的试验研究.通过程序设计,以电控断点火方式造成发动机在所设定循环的完全失火,研究了冷起动过程不同循环在单循环失火、连续两循环失火和连续三循环失火的起动转速和HC排放,并对冷起动前120循环在不同失火率时的HC排放进行了研究.通过试验找到了影响LPG发动机冷起动过程起动转速和HC排放的关键着火循环,即理想的首次着火循环及其次循环.发动机理想的首次着火循环失火对起动时的HC排放和转速影响最大.在首次着火循环的下一循环失火对起动HC排放影响次之,而其余循环的失火对起动HC排放影响基本相同.提高起动初期发动机转速有利于后续循环的稳定运行.HC排放与失火率呈一定比例关系.失火率增加1倍时,HC排放升高约1倍.当失火率超过500/时,HC排放总量急剧升高.     

基于起动电流判断GDI首次循环着火特性的测试系统开发

基于起动电机转速与电流特性,开发了一种通过测量起动电流来检测首次循环着火特性的系统.对比分析不同起动条件下的电流曲线可以判定出首、次循环不同的着火特性:与纯起动机拖动电流曲线对比,如果前两个波峰重合,而之后曲线分离,则可以判定出首、次循环都失火;如果第一个波峰重合,之后的曲线分离,则可以判定出首循环失火;如果从第一个波峰开始曲线就出现分离,则可以判定首次循环都着火.这种判定系统与集成的缸压传感器判定相比,具有成本低廉,实用性高的特点.     

直喷汽油机热机起动首循环着火特性

为实现缸内直喷汽油机热机快速起动,可直接向处于压缩或膨胀冲程的气缸喷入燃油起动,但其首循环着火具有特殊性.在一台4G15缸内直喷汽油机上,研究了活塞初始位置、冷却液温度和喷油参数对首循环着火的影响.结果表明：当冷却液温度为100,℃、活塞初始位置距离压缩上止点小于90°C A时,在混合气偏浓和偏稀处出现失火区;随着活塞...     

点燃式发动机燃用不同燃料的冷起动着火特性

基于循环控制策略,在一台125 mL单缸四行程电控喷射点燃式发动机上,分别燃用汽油、LPG和甲醇3种燃料进行了冷起动瞬态工况着火特性的试验研究.在只喷射一次燃料的情况下,确保汽油、LPG和甲醇发动机可靠起动时,研究循环喷射量和环境温度的影响.试验结果表明,循环喷射量对汽油和LPG发动机可靠起动影响显著,合适的循环喷射量即可保证汽油和LPG发动机可靠起动;环境温度对甲醇发动机可靠起动影响最显著,循环喷射量次之,环境温度低于16 ℃时,不采取辅助起动措施,低喷射压力下喷多少燃料都不能使甲醇发动机起动;同一喷射时刻,汽油和LPG发动机可实现"即喷即着"的理想着火,甲醇发动机要比汽油和LPG发动机晚一个循环着火.     

冷起动首循环瞬态HC排放与进气道燃料输运特性的关系

从循环控制的角度,详细研究了液化石油气(LPG)点燃式发动机冷起动首循环瞬态HC排放和进气道燃料输运特性.研究结果表明,有一定比例的气态LPG燃料不能进入缸内,残留在进气道内.进气道残留的HC体积分数随首循环混合气空燃比的增加而增大,而残留比例随首循环混合气空燃比的增加而减少;进气道残留HC体积分数和比例随节气门开度的增加而降低;喷射相同燃料时,喷射时刻对残留HC体积分数和比例没有影响,但如果喷射发生在进气门开启之后,将导致燃烧的恶化.     

涡流室式柴油机冷起动初次着火位置研究

本文对涡流室式柴油机在冷起动条件下的主、副燃烧室燃烧喷雾和着火过程进行了高速摄影,并测录了主、副燃烧室的压力示功图;分析了涡流室式柴油机起动时的着火现象,从中得出具有吊钟形结构和起动喷孔的涡流室式柴油机起动时首先着火点的位置在涡流室下侧,位于通道与起动孔之间的上部区域,从而为改善涡流室式柴油机发火过程,进而改善起动性能指出方向和途径。     

基于燃烧状态反馈的柴油机低温冷起动逐循环控制研究

为改善低温冷起动工况不良燃烧循环,利用CompactRIO控制器开发了燃烧状态反馈系统,实现了缸压采集和燃烧状态参数实时计算及反馈。设计试验探明了不同温度和转速下喷油时刻对CA50（缸内累积放热量达到50%时所对应的曲轴转角）的影响规律,提出了基于燃烧状态反馈的喷油时刻逐循环控制方法,实现了燃烧参数与控制参数的匹配。采用该控制方法后CA50更集中在高效燃烧区间,最高燃烧压力更高且不良燃烧循环得到改善,起动时间平均减少36%,有效改善了柴油机低温冷起动性能。     

基于循环控制的LPG电喷发动机冷起动初探

基于循环控制策略，利用单循环和多循环燃烧分析方法研究了LPG发动机的冷起动特性。试验在一台四冲程、水冷125mL单缸电控喷射点燃式发动机上进行。通过对冷起动循环的缸压和瞬时转速的实对测量和分析，研究了LPG首次喷射脉宽及着火循环的关系对冷起动着火特性的影响，特别对如何实现可控循环着火进行了基于单次起动喷射脉宽的单循环和多循环燃烧研究。试验结果表明：冷起动首次着火循环对整个起动过程的HC排放及着火稳定性起着至关重要的作用；起动喷射脉宽对冷起动着火特性的影响最大，合理控制起动喷射脉宽和喷射时刻，即可实现“即喷即着”的理想可控循环着火。LPG首次着火循环所需的混合气浓度约是稳定怠速时的2．2倍；单循环起动喷射脉宽起动与多循环起动脉宽起动相比，具有HC排放低和起动可靠性好的优点。在首次喷射之前空转几循环可以使发动机的首次着火循环序数提前，并能提高冷起动可靠性。     

未着火循环废气改善柴油机冷起动的燃烧

采用柴油的替代研究燃料正庚烷和压燃式燃烧模型,计算研究了起动阶段引入未着火循环的燃烧产物对下一循环燃烧的影响.未着火循环的燃烧产物与完全燃烧循环有明显不同,其中含有许多未燃燃油和中间活性物质,将其以EGR的方式重新引入气缸中能有效改善下一循环的燃烧,计算结果表明,中间活性物质起到了关键作用.进行了EGR影响柴油机起动性能的试验研究,结果表明,起动初期的循环中,引入EGR可以改善燃烧,试验结果验证了计算分析的合理性,为改善柴油机冷起动性能提供了一种新思路.根据正庚烷燃烧的化学动力学理论,结合计算过程中各物质浓度的变化,研究了EGR改善燃烧的机理.     

冷却液温度对柴油机起动首循环燃烧的影响

冷却液温度是柴油机起动过程中影响失火与燃烧不稳定性的重要因素。喷油首循环的燃烧对后续工作循环着火有较大影响。为了分析冷却液温度对柴油机起动首循环燃烧和排放的影响规律,利用基于循环控制的柴油机起动过程燃烧、排放测控系统,在一台单缸直喷式柴油机上进行了试验研究。试验结果表明冷却液温度对柴油机起动首循环燃烧的稳定性有较大影响。提高冷却液温度对于消除起动过程首循环燃烧状态的不稳定性具有较明显的作用。冷却液温度较低时,使着火滞后期增长,很容易导致失火或不完全燃烧现象,生成较高HC排放。试验也验证了所建立的测控系统为研究柴油机起动过程提供了一种有效的测试手段。     

冷起动首循环瞬态HC排放特性试验研究

从循环控制的角度,详细研究了LPG点燃式发动机冷起动首循环瞬态HC排放特性。试验在一台电控LPG进气道喷射单缸风冷四冲程、125mL发动机上进行。通过高速采集系统记录发动机首循环瞬态HC排放、瞬时缸压和转速,分析了瞬态HC排放与其他参数之间的关系。研究表明：随着过量空气系数的变化,首循环瞬态HC排放在一个较宽的混合气浓度变化范围内平缓变化,并稳定在较低的水平。首循环瞬态HC排放的最小值出现在缸内燃烧最好的燃空当量比附近。当首循环混合气浓度过浓或者是过稀时,瞬态HC排放迅速增加。首循环瞬态HC排放随点火角度的推迟,其变化规律为先增加再减少,随点火角度不断推迟,在膨胀行程中氧化的燃料不断增加,当点火角度推迟到一定限值,缸内燃烧不能进行,瞬态HC排放急剧增加。     

在线乳化燃油燃烧烟气排放特性的试验研究

为进一步控制燃油设备的排放污染,采用自制的在线乳化燃油燃烧系统,对不同含水量和过量空气系数共15个工况下的乳化油进行了燃烧试验,并进行定量分析。试验结果表明:乳化燃油含水率和过量空气系数对烟气污染物排放量有很大影响。随着乳化油含水量的增多,NO浓度不断降低;含水量达到5%时,SO_2浓度最低;含水率达到10%时,烟尘浓度最低;含水量达到20%时,NO_2浓度最低,H2浓度达到最高,同时排烟温度达到最高;CO、CO_2浓度随含水量不同变化不大。过量空气系数越大,总体上烟气污染物浓度越低,而排烟温度反而越高。综合各试验工况,当含水率为20%,过量空气系数为1.3时,为最佳排烟工况,NO_x浓度较乳化前降低31%,SO_2降低28%,烟尘浓度降低了57%。     

微型燃气轮机低热值燃料燃烧室喷嘴流动实验研究

为适应生物质气低热值、组分变化大的特点,达到燃烧室燃烧稳定、低排放要求,在某60 kW级微型燃气轮机环形燃烧室结构的基础上,新设计了一种具有不同预混孔结构的新喷嘴,并在上海交通大学微型燃气轮机单喷嘴燃烧室实验台上对原喷嘴及新设计喷嘴进行冷态流动实验,对比分析不同稀释孔直径及工质参数条件下原喷嘴及新喷嘴对燃烧室空气流量分配比及过量空气系数的影响。研究表明:燃料流量、空气流量变化会影响燃烧室空气流量分配,空气温度变化对燃烧室空气流量分配无影响;燃料热值降低会导致燃烧室过量空气系数增大,需要匹配直径更大的燃烧室稀释孔;相比于原喷嘴新喷嘴的流量分配比较大,为使其适应低热值燃料,需要匹配的燃烧室稀释孔直径为11.0 mm,该条件下新喷嘴可适应CH_4摩尔分数为50%~90%的燃料。     

一次风率及循环废气率变化对燃油锅炉运行中氮氧化物生成的影响

研究空气分级和废气循环燃烧等方式对油燃烧中NOx 生成的影响。实验发现 :分级燃烧对于燃料氮的转化有抑制作用 ,而且对含氮量较高的油燃料效果较明显 ,不论燃烧器功率如何 ,降低一次风率总使得NOx 的生成量减少 ;当一次风率占总过量空气系数的 50 %左右时 ,燃料氮的转化率存在一个最小值 ,而后随着一次风率的提高而增大并趋于一常数 ;增加废气循环率能降低油燃烧中NOx 的生成量 ,而且对于含氮量较低的油效果较明显 ,随着废气循环率增加 ,NOx 生成量的降幅趋缓并带来火焰稳定问题 ,因此存在有一个最佳废气循环率 ;废气循环燃烧会增大燃料氮的转化率 ,而且在一次风率较小情况下表现明显     

基于循环控制的LPG点燃式发动机冷起动首循环NO瞬态排放特性研究

从循环控制的角度，详细研究了LPG点燃式发动机冷起动首循环NO瞬态排放特性。实验在一台电控LPG进气道喷射单缸风冷四冲程125cm^3发动机上进行。通过高速采集系统记录发动机首循环瞬态NO排放、瞬时缸压和转速，从实验结果中分析发动机NO瞬态排放与其他参数之间的关系。研究表明：在稀燃工况下NO排放能更准确地反映着火的发生，可以作为首循环着火的判断依据；NO排放和循环缸压都随过量空气系数先增大后减小，最大缸内爆发压力发生在略浓的混合气浓度，而最大NO排放发生在较稀的混合气浓度；NO瞬态排放随循环缸压在稀燃、过渡和浓燃区呈现出不同的变化规律，首循环最佳过量空气系数应控制在过渡区域。