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,CO_2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.     

关于发动机循环变动Kantor模型的讨论

为了对Kantor模型进行改进,提出了一个修正的Kantor模型.研究表明,在Kantor模型中忽略的定容放热过程和可变残余废气质量分数可以在很大程度上减小循环变动,然而在Kantor模型中未考虑的来自上一个循环的未燃燃油则明显使下一个循环的循环变动加剧,三者相互作用导致循环变动减弱甚至消失,在合理的参数范围内,没有循环变动出现,只有选取不合理的模型参数,循环变动方出现.即使是Kantor模型,循环变动也只出现在相当极端的模型参数的情况下.     

乙醇混氢发动机怠速性能的试验

利用进气混氢来改善乙醇发动机的怠速性能.试验在加装了电控氢气喷射系统的4缸点燃式内燃机上进行,在怠速条件下,逐渐增加氢气的喷射脉宽,研究混氢对乙醇发动机怠速性能的影响.在各种混氢分数下,减小乙醇喷射脉宽,使混氢前后的混合气始终保持在理论过量空气系数附近.结果表明,随混氢分数的增加,发动机热效率提高,燃料燃烧速度加快,循环变动降低,混氢后发动机HC排放降低但NOx略有升高,CO随混氢分数的增加先降低而后又有所升高.进气混氢有利于降低乙醇发动机的乙醛排放,当混氢能量分数由0%提高至13.84%时,乙醛排放降低约37.4%.     

废气再循环改善均质压燃发动机高负荷爆燃的试验研究

针对均质压燃发动机高负荷易爆燃的问题,在1台均质压燃发动机上加装废气再循环装置,把燃烧废气冷却后引入到进气中,在台架上进行试验并验证其可行性.试验结果袁明,采用高浓度的EGR能够有效抑制HCCI发动机的爆燃并拓宽高负荷的工况范围,发动机峰值压力升高率降低,着火时刻推迟,有效放热时间增长,缸内最大压力峰值降低.     

ニ茂铁改善HCCI发动机高负荷爆震的试验研究

在一台改造过的四缸柴油机上进行均质预混和压燃(HCCI)试验,研究了二茂铁对HCCI发动机高负荷爆震的影响。研究结果表明：二茂铁能够抑制HCCI发动机爆震,扩大发动机负荷范围;0.000 25二茂铁改善爆震、拓宽负荷范围作用较小,随二茂铁质量分数增加到0.000 35和0.000 5,抗爆性能和负荷拓宽能力明显增强,但二茂铁质量分数过高会导致发动机失火可能性增加。0.000 35是发动机转速为1 400 r／min下二茂铁质量分数的最佳参数。     

添加剂对汽油机油耗及排放影响的试验研究

针对汽油机热效率较低的问题,将两种汽油添加剂M1、M2分别以体积分数1‰和2‰添加到汽油中,在发动机试验台架上考察了两种添加剂对发动机油耗率、缸压、瞬时已燃燃料质量分数(MFB)和排放的影响.试验结果表明:加入添加剂后发动机平均油耗率比原机有所降低,加入1‰体积分数M1后发动机平均节油率达到3.41%.添加剂M1的节油效果比M2明显,但当添加量大于2‰时,发动机在高负荷出现爆震.加入该添加剂后发动机缸压峰值升高,缸压和MFB峰值所对应的发动机曲轴转角提前.同时,加入两种添加剂能够改善发动机在中低负荷阶段的HC、CO排放,但NOx排放比原机有所增加.     

气波增压柴油机排气管设计与实验

柴油机采用气波增压可有效降低NOx和烟度排放，匹配气波增压器的柴油机需重新设计排气管，除满足安装要求外，就是要保证进入气波增压器的排气压力稳定。设计侧向和中央出口渐扩式排气管，基于三维设计软件CATIA对这2种管进行几何建模及结构分析，确定满足气波增压要求的排气管结构，然后再基于流动分析软件ANSYS对这些试验管进行流动分析，综合考虑确定性能较好的排气管，加工出该管并进行台架实验。实验结果表明：采用该排气管的气波增压柴油机的动力和排放性能，在低转速下优于原机；在中等转速下接近原机；在高转速下比原机差。     

改善HCCI发动机着火性能的燃油添加剂的研究进展

本文综述了改善HCCI低负荷着火添加剂的研究进展,着重介绍了添加剂的选择依据及添加剂改善着火的作用机理.本文指出二烷基过氧化物类燃油添加剂具有良好的应用前景和下一步需要解决的问题.     

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.     

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.