火花点燃式发动机内燃烧不稳定性研究

为了发展高效、清洁的汽车发动机,需要进一步增大缸内压缩比。而压缩比的提高,使得敲缸现象无法规避。对于火花点火发动机,敲缸机理解释普遍接受的观点是末端混气自燃,但这种自燃如何能产生敲缸的机理尚不十分明确。为此,本研究以形成敲缸现象的最基本要素,即中心火花引燃的火焰面、末端壁面高压高温自燃区、两侧可反射压力波的壁面为物理模型,并基于详细化学反应机理和一维可压缩反应流模型,分别在热壁提前点火和末端混合气自燃模式下模拟得到氧燃料火花点燃式发动机的敲缸现象。本文分析了两种不同模式产生初始压力波的不同物理机制,并发现导致初始压力波被放大继而产生强敲缸现象的压力波和火焰的耦合作用机理。这样的耦合作用,使得火焰传播由扩散控制,转变为在敲缸发生时由扩散和压力波共同控制。     

甲醇裂解气发动机燃烧过程研究

以一台点火式电控发动机为研究对象,利用气相色谱仪对裂解气的成分进行了在线检测,裂解气中除含有H_2和CO外,还含有一定量的CH_3OH蒸汽,三者的含量分别为:23.3%～46%,11.6%～23%和31%～65%;对不同转速和负荷下的气缸压力进行了测量,并计算了其压力升高率和放热率,结果表明:裂解气发动机的最高燃烧压力和压力升高率及最大放热率与裂解率有关。对于裂解率低的工况,由于裂解气的放热较汽油慢,最高燃烧压力和压力升高率及最大放热率也较汽油低;而对于裂解率高的工况,由于裂解气中含氢量的增加,使裂解气的放热较汽油快,裂解气的最高燃烧压力和压力升高率均高于汽油。     

生物制气-柴油双燃料发动机燃烧特性研究

各种农林废弃的生物质,经气化炉热解气化产生可燃生物制气,作为柴油为引燃燃料的双燃料发动机主要燃料,测量该发动机及柴油机在运转范围内的燃烧过程,并分析燃烧始点、最高燃烧压力及相位的变化规律。双燃料发动机与燃用纯柴油时的发动机相比,燃烧始点较迟,在低速大负荷时比柴油机气缸最高燃烧压力及最大压力升高率要大,在其余工况比柴油机要低。     

涡流控制阀对四气门汽油机缸内空气运动影响的研究

在一台单缸四气门汽油机上,用激光多普勒测速仪实验研究了涡流控制阀打开和关闭后,缸内平均速度、湍流强度和湍流结构的变化．结果表明：当涡流控制阀打开时,在压缩后期缸内流动主要是滚流的畸变和破碎过程,而当涡流控制阀关闭后,在压缩后期缸内流动主要是涡流运动．两种情况下的湍流强度和湍流结构也有较大差别．     

火花点火发动机的末端气体自燃及爆震的研究

本文介绍了火花点火发动机的末端气体自燃和爆震研究的结果。作者采用高速摄影方法，通过经改装的二冲程发动机气缸盖上的观察窗，拍摄了燃烧室内末端气体自燃和火焰传播，同时测取了气缸内三个不同位置处的压力曲线。实验结果表明，火花点火发动机的爆震是由末端气体自燃引起的。自燃一般是多点同时发生的，并在极短时间内使末燃混合气体全部燃烧。自燃通常会，但并不总是引起爆震。爆震是以缸内压力振荡的出现、碳烟的形成和爆震发生后产生气体的高速运动为特征的。     

新型液体火箭发动机燃烧不稳定性研究

应用CFD方法对新型液体火箭发动机燃烧过程进行全尺寸数值模拟。首次有针对性地系统得出了混合比、液氧喷雾初始尺寸分布、缩进区液氧蒸发质量对氢氧火箭发动机燃烧振荡的影响规律,评估了1轮毂3径向喷嘴隔板抑制燃烧振荡的效果,并对氢氧、液氧/甲烷两种火箭发动机的燃烧不稳定性特征进行了对比分析。结果表明:存在某一特定的混合比、喷雾液滴直径、缩进区液氧蒸发质量敏感区间,易导致不稳定燃烧;喷嘴轮毂隔板可很好地抑制燃烧振荡;氢氧、液氧/甲烷燃烧分别以高频和低频压力振荡为主。     

甲醇裂解气对点燃式发动机性能影响研究

以一台点火式电控发动机为研究对象,采用废气余热制氢装置,研究了甲醇裂解气对点火式发动机性能的影响.研究表明:裂解气的稀燃范围十分宽泛,可实现稀薄燃烧;通过稀燃可使NOx排放较原汽油机降低90%,CO几乎接近零排放,而HC排放接近汽油.同时,稀燃也使裂解气发动机在保持原汽油机动力性的条件下,获得了较好的燃料经济性,容积替换比最小可以达到了1.48.该方法为实现甲醇高效清洁燃烧提供了切实可行的技术方案.     

发动机离子电流与缸内压力循环变动分析

利用发动机火花塞作为测量电极检测燃烧中电极附近的离子电流,对其特征参数与压力循环变动对比表明,离子电流持续时间与压力循环变动系数最小,且规律一致;离子电流第一峰值和位置循环变动最大;第二峰值和位置、积分值和两峰之间时间的循环变动居中;所有特征参数和压力循环变动系数均随混合气浓度变稀而增加;离子电流持续时间循环变动系数随...     

直喷式柴油机燃烧数值计算研究

以KIVA-3为计算平台,对4气门直喷式柴油机的早喷燃烧、预喷燃烧和传统燃烧三种燃烧方式工作过程进行了模拟计算,得以下结论:早喷燃烧方式因喷到缸壁的油量较多,受进气涡流影响较少,同时利用喷射效应改善缸内氧气分布,因此早喷燃烧比较完全。预喷燃烧方式仍以扩散燃烧为主,预喷油燃烧改变了主喷初期油注周围的组分分布与温度分布,从而改变主喷燃油的燃烧历程。进气涡流造成的缸内流场不均匀性是影响传统燃烧方式燃烧不完全的主要因素之一。     

稀薄气体二维外部柱体绕流特性研究

本文采用直接模拟蒙特卡罗方法对稀薄气体二维外部柱体绕流问题进行了数值模拟。结果表明:外部绕流问题,在特定情况下会产生激波,激波的产生,不仅与气体的稀薄程度有关,还与来流马赫数有关。而气流与壁面之间的换热,随来流马赫数增加而增加,随气体稀薄程度增加而减小。     

四气门汽油机分层EGR的试验研究

针对可以产生较强滚流运动的1.6 L四气门产品汽油机,设计了一套独特的分层废气再循环(EGR)装置。通过废气导入管将废气引到进气阀处,利用缸内气体滚流运动,实现废气与新鲜可燃混合气分层。在发动机台架上通过试验详细地研究该分层EGR装置对汽油机性能和燃烧的影响。试验结果表明,采用该装置后,相比于传统的EGR方式,EGR 率有所增加,在大量降低NOx排放同时,经济性有所改善, CO和HC排放有所降低,燃烧效率提高,但点火时刻应适当提前。     

四气门汽油机缸内滚流运动对燃烧过程影响的研究

1引言近年来，四气门汽油机由于性能优越，已成为车用发动机的发展方向，而我国在这方面的研究和开发还没有开展。对其缸内空气运动的研究发现[1-4]：当两个进气门都打开时，缸内空气运动主要是绕与气缸轴线垂直方向旋转的滚流运动（Tumblemotion），与传统二气门发动机缸内形成的绕气缸轴线旋转的涡流运动（Swirlmotion）不同；它在压缩末期很容易破碎，大大增加了湍流强度，促进燃烧过程明显改善。但在低速时，由于进气速度下降，燃油在进气道蒸发和雾化变差，使燃烧过程恶化，发动机扭矩下降。为此，一些汽车公司采用在低速时将一个进气…     

用单一循环LDA测量法研究四气门汽油机缸内滚流运动的湍流结构

本研究在一台四气门汽油机上对缸内滚流运动进行了LDA测量，通过改进测试系统提高了数据率，用低通滤波的单一循环分析法计算了湍流结构参数。结果发现，滚流的湍流结构具有尺度大、频率低的特点；滚流运动在压缩末期破碎时，湍流的自相关时间和积分时间尺度显著增加。     

LPG发动机首循环对冷起动排放的影响

分析了电控LPG发动机首循环供气量及点火提前角对冷起动排放的影响.试验在一台四冲程、风冷125 mL单缸电控发动机上进行.试验结果表明,在冷起动工况下,首循环喷油量和首循环点火角对NO排放影响主要体现在前几个循环;首循环喷油量相同时,HC排放随首循环点火角的提前而减小,首循环点火角对CO排放的影响有限;首循环点火角固定时,首循环过量空气系数0.546时HC、CO排放最少.     

湍流脉动对发动机尾喷焰红外信号的影响

本文用简化的概率密度函数模拟温度的脉动,分析了轴对称火箭发动机尾喷焰湍流脉动对时均辐射信号的影响。分析结果表明,在不同的探测波长上,湍流脉动引起的时均辐射信号变化不同;由于光谱吸收系数总体上随温度的升高而降低,且降低的速率比Planck函数随温度的升高的速率大,从而导致随湍流温度脉动强度的升高尾喷焰时均辐射信号在不同波长处有不同程度的降低。     

多次喷射对重型柴油机影响的试验研究

本文在一台电控共轨柴油机上进行了多次喷射及多次喷射和EGR结合对重型柴油机影响的试验研究。EGR为基于VGT的高压冷却EGR系统。研究了不同喷射策略下喷射参数对柴油机性能和排放的影响。研究了EGR和多次喷射结合降低柴油机排放的效果;通过调整EGR率,将NO_x控制在2.0 g/(kW·h),研究喷射参数和EGR对柴油机的影响。研究结果表明,预喷射可以在小负荷时改善柴油机的NO_x、CO和比油耗,但在大负荷时没有明显的影响;两次预喷射可以促进油气混合;后喷射可以促进油气混合,提高碳烟的氧化速度,因而可以明显改善柴油机的烟度和CO;优化的喷射参数结合EGR可以显著降低NO_x和烟度。     

燃用天然气合成油增压柴油机特性研究

在一台增压中冷柴油机上分别燃用常规柴油与代用燃料天然气合成油(GTL),供油提前角分别设为上止点前9°和12°CA,对比研究了燃用这两种燃料的柴油机动力性、经济性、燃烧和排放特性.与柴油相比,燃用GTL的柴油机有效功率和转矩不变,有效燃油油耗率降低,有效热效率相当;GTL的最高燃烧压力和放热率峰值均略低,GTL的着火时刻、缸压和放热率峰值出现时刻均略晚,燃烧持续期略长;与柴油相比,在试验工况下GTL平均降低了16.6%HC、14.5%CO、15.7%碳烟和15.1%NOx排放.试验结果显示GTL是一种有潜力的低排放代用燃料.     

混合工质热声发动机热力特性的试验研究

在自行研制的"驻波型热声发动机试验平台"上,对采用He/Ar混合工质的驻波热声发动机系统的热力特性进行了详细的试验研究.试验结果表明:采用混合工质可以有效地提高热声发动机的热力性能,当氦氩配比为4:1时,系统压比较纯质提高50%以上;另外,采用混合工质可以明显地降低系统的起振温度与消振温度,当氦氩配比在30%～50%之间时,起振温度和消振温度平均较纯质降低50℃和40℃左右,尤其是较低的起振温度意味着可直接利用低品位热量作为驱动热源,从而扩宽了热声发动机的适用范围.