正庚烷复合均质压燃的燃烧与排放特性研究

本文对参比燃料正庚烷(n-heptane)在一台单缸柴油机上进行了复合均质压燃试验,在缸内直喷正庚烷的同时使用电控燃油喷射系统控制进气道的正庚烷喷射量,以达到控制和改善HCCI着火和燃烧的目的.研究了常温常压下,不同预混合比例和不同负荷的正庚烷复合HCCI燃烧和排放特性.研究发现:在保持NOx排放较低的情况下(100×10-6),这种燃烧方式可以有效的拓宽HCCI的运行范围,大幅降低HC排放(平均降低1/3),同时对降低小负荷时的CO排放也有明显效果.     

CO2缸内喷射对柴油准HCCI燃烧排放特性的影响

用开发的气体喷射系统,研究了缸内喷射CO2对两段喷油实现的准均质压燃(HCCI)燃烧排放的影响.结果表明:通过调节CO2的喷射始点和喷射量,可以有效控制NOx排放.随着缸内CO2喷射始点的提前,燃烧相位推迟,NOx排放降低.在缸内喷射始点为-150℃A ATDC时,随着CO2循环喷射量的增大,缸内最高平均温度降低,燃烧相位推迟,最大压力升高率和指示热效率变化不大,而出于滞燃期的增大,放热率峰值反而比原机略高;NOx排放减小,HC和CO排放增大,烟度变化比较小.     

均质混合气压缩着火燃烧过程的模拟研究

本文采用并行计算对HCCI燃烧过程进行三维数值模拟与解析,对比了采用不同数量CPU与不同规模机理时的计算效率,分析了采用不同机理以及单区和三维HCCI模拟的计算结果的影响.结果表明,合理采用并行计算和简化机理可以大幅度提高HCCI模拟计算效率.三维HCCI模拟相比于单区模拟显著提高了燃烧和排放的计算精度; HCCI燃烧过程中缸内存在明显的温度分层,燃烧呈现顺序放热.     

理论空燃比SICI组合燃烧排放特性研究

均质混合气压燃(HCCI)燃烧受爆震和NO_x排放的限制,高负荷拓展是一个难题。本文提出利用理论空燃比SICI组合燃烧作为汽油机中高负荷运行区域的高效低污染燃烧模式。在试验台架上研究了理论空燃比SICI组合燃烧的排放特性及其对三效催化剂(TWC)转换性能的影响。研究发现,通过外部EGR与点火控制相结合,理论空燃比SICI组合燃烧可以在指示平均有效压力(IMEP)0.65～0.82MPa范围内稳定实现;与传统SI燃烧相比,理论空燃比SICI组合燃烧燃油经济性提高近10%,NO_x排放降低80%以上,但HC排放有所增加;SICI组合燃烧与传统SI燃烧类似,TWC空燃比特性的高效区间在理论空燃比附近,但对HC排放的催化能力提出了更高的要求。     

基于缸内直喷的汽油HCCI燃烧特性的研究

实现汽油机的均质混合气压燃(HCCI)的难点是精确地控制着火时刻、燃烧速率以及扩展高负荷运行范围.在缸内直喷汽油机(GDI)上试验研究了分层混合气和辅助火花点火对HCCI燃烧特性的影响,考察了对不同运行工况时的适应性.开展了负阀重叠与缸内多段喷油相结合控制HCCI着火稳定性的研究,考察了不同喷油控制策略对HCCI燃烧的影响,确定了HCCI运行工况范围.     

混氢改善汽油机稀燃性能的试验研究

针对汽油机稀燃条件下循环变动大,燃料燃烧不充分的问题,本文在一台加装了电控氢气喷射系统的四缸汽油机上就混氢对改善汽油机稀燃条件下燃烧与排放性能的作用进行了试验研究。在发动机1400r/min,进气道绝对压力为61.5 kPa的条件下,就1%与3%两种进气混氢体积分数对稀燃汽油机燃烧与排放特性的影响进行了研究。试验结果表明,稀燃时发动机制动热效率随混氢分数增加而提高;滞燃期与速燃期随混氢分数增加而缩短;发动机稀燃极限所对应的过量空气系数由原机的1.45提高至混氢1%与3%时的1.55和1.96。混氢后发动机HC与CO排放降低,但NO_x排放有所升高。     

DMM及纳米颗粒添加剂对农用柴油机燃烧与排放性能的影响

本文通过在柴油中添加小比例二甲氧基甲烷(DMM)以及纳米氧化铝(Al2O3)颗粒研究一台小型农用柴油机的燃烧与排放特性。研究表明,随着柴油中DMM添加比例的增大,发动机燃烧特性参数如缸内压力、燃烧放热率及制动热效率得到明显地提升,着火延迟期以及CA50逐渐减小;排放方面HC和NOx增加,而CO和碳烟得到有效地抑制。燃油中同时添加DMM和纳米Al2O3颗粒后,发动机燃烧及排放方面得到了不同程度地优化。因此,将DMM与纳米颗粒的有机结合可为代用燃料在农用发动机中的推广应用提供新的思路。     

柴油燃料HCCI燃烧影响因素的试验研究

本文采用在进气上止点附近进行柴油喷射,利用缸内高温残余废气促进燃油蒸发形成均质混合气,实现了柴油燃料的均质压燃(HCCI)。试验结果表明柴油燃料HCCI燃烧的放热规律呈现低温和高温放热两个阶段,并且NOx排放可以降低95%-98%。本文主要研究了影响HCCI燃烧的因素,指出负荷增大、进气温度增加和负气门重叠期的增加使HCCI着火提前,而外部EGR率的增大可以推迟着火。因此对于低温自燃性好的燃料,冷EGR是控制其HCCI着火燃烧过程的有效措施。     

空气/天然气λ对QHCCI燃烧过程影响的研究

本文采用天然气气口顺序喷射、柴油引燃方式实现了基于天然气的准均质压燃着火燃烧过程（ＱＨＣＣＩ），本文研 究了气口喷射天然气／空气过量空气系数（λ）ＱＨＣＣＩ对燃烧过程的影响，分析了各种排放产物及燃油经济性同过量空气 系数（λ）、停缸数和引燃柴油量的关系。通过燃烧优化，发动机ＮＯｘ、颗粒和ＮＭＨＣ排放均达到了欧Ⅱ排放指标。     

内燃机进气道和缸内三维流场数值模拟

内燃机进气道及缸内气体的流动是一种十分复杂的三维湍流运动，对燃油的喷射、混和气体的形成、燃烧和排放有重要影响。利用数值模拟方法是了解气流运动、发展变化规律及气流与燃烧关系的主要手段之一。采用瞬态咬合法模拟气阀和活塞的运动，采用分块划分网格技术形成计算域的整体网格。微分方程的计算求解基于ＫＩＶＡ－３程序，加入以上子程序，计算针对四冲程柴油机的进气过程进行模拟计算。