不同喷射时刻下缸内直喷天然气发动机的燃烧特性

开展了天然气高压缸内直喷发动机不同喷射时刻时的燃烧特性研究。研究结果表明:燃料喷射时刻对发动机性能及排放有较大影响,喷射太迟会导致天然气和空气混合时间短,混合效果差,燃烧持续期长,放热速率慢。喷射过早会导致充量系数下降,燃料容易进入燃烧室狭缝间隙处,造成较高的HC排放。对于给定转速,发动机存在一个最佳燃料喷射提前角,此时缸内最高压力值最大,最大压力升高率和最大放热率最大,放热速率快,燃烧过程等容度好,火焰发展期、快速燃烧期和燃烧持续期短,发动机热效率高,HC、CO排放也维持较低水平。

喷射时刻和掺氢比对直喷发动机燃烧特性的影响

在缸内直喷火花点火发动机上对天然气掺混氢气的体积分数为0％～18％的混合燃料不同喷射时刻下发动机的燃烧和排放特性进行了试验研究．研究结果表明：对于给定的喷射持续期和点火时刻，喷射时刻对发动机性能、燃烧和排放有较大影响，喷射太迟燃烧持续期长，放热速率慢，喷射过早会导致充量系数下降；对于给定转速，发动机存在一个最佳的喷射时刻，此时缸内最高压力升高率和最高燃气平均温度高，燃烧持续期短，燃烧过程定容度高，发动机热效率高，HC排放低；在同一喷射时刻下，当氢气的体积分数小于10％时，HC排放略有上升，当氢气的体积分数达到18％时，发动机HC排放与纯天然气排放水平相当；掺氢对NOx、CO和CO2排放影响不大．

喷射时刻对柴油和汽油/柴油混合燃料低温燃烧的影响

使用纯柴油和一种汽油/柴油混合燃料在一台单缸柴油机上进行低温燃烧试验.通过调节燃油喷射时刻,研究了不同燃料的燃烧与排放性能.结果表明,这两种燃料的低温燃烧具有两阶段放热.在固定燃油喷射时刻的情况下,两种燃料具有类似的低温放热开始时刻,然而汽油/柴油混合燃料的高温放热开始时刻要迟于纯柴油燃料.主燃烧阶段的各个燃烧相位是线性相关的,燃料种类对主燃烧阶段的燃烧相位的影响不大.汽油/柴油混合燃料具有改善NOx和颗粒物(PM)排放的潜力,然而其燃烧循环变动性增加.

不同喷射时刻缸内直喷天然气燃烧特性(英文)

利用快速压缩装置研究不同喷射时刻缸内直喷天然气燃烧特性 .结果表明 ,天然气直喷燃烧可实现快速燃烧 ,缩短喷射时刻与点火时刻的时间差可明显缩短燃烧期 .与均匀混合气燃烧相比 ,碳氢的排放增加 ,缩短喷射时刻与点火时刻的时间差可达到均匀混合气燃烧时相同的排放量 .在很宽的当量比范围内 ,NOx 增加 ,而CO仍维持很低数值 ,且不受喷射时刻的影响 .直喷天然气燃烧可实现较高的压力升高值 ,且其数值不受喷射时刻的影响 。

喷射时刻对甲醇热氛围燃烧影响的试验

利用进气预混合二甲醚(DME)在缸内早燃形成的热氛围,研究了不同甲醇浓度下喷射时刻对缸内直喷甲醇热氛围燃烧的影响.结果表明:醇燃料在上止点附近喷射,燃烧过程表现为DME低温放热、高温放热和甲醇扩散燃烧放热3个阶段的分布式放热规律;随甲醇喷射时刻的提前,燃烧变为双峰放热,且第2放热峰值增大.较早的喷射时刻易导致爆震或者失火,燃烧过程较难控制.不同甲醇浓度下喷射时刻对发动机性能和排放特性的影响有所不同.值得注意的是,随甲醇浓度的增大,DME热值比例减小.综合比较,甲醇在上止点前22°CA附近喷射,能获得较好的发动机综合性能.

引燃油喷射时刻对着火特性和压力振荡影响的研究

为提高天然气/柴油双燃料船用低速发动机低负荷时的燃烧稳定性、避免高负荷时爆震发生,采用三维数值模拟的方法,研究了实际双燃料发动机中引燃油喷射时刻对缸内混合气的着火/燃烧特性及缸内压力振荡的影响.结果表明:甲烷当量比为0.38的工况,引燃油喷射时刻的推迟会造成缸内甲烷/空气混合气的着火时刻和燃烧相位推迟,缸内压力减小且爆压相位滞后;当喷射时刻推迟至2.0°CA BTDC时,缸内压力峰值低于10 MPa,说明燃烧严重恶化,甚至出现失火现象.甲烷当量比为0.50的工况,引燃油喷射时刻的推迟使缸内压力振荡幅度增大且振荡发生的时刻推迟,当喷油时刻推迟至2.0°CA BTDC时,甲烷/空气混合气在引燃油喷射之前发生自燃;此外,喷油时刻的推迟会导致火焰发展速度加快且火焰前端燃烧更为剧烈,易在靠近壁面的狭小空间内产生压力振荡.

HPDI双燃料船机喷射时刻对压力振荡的影响

针对天然气高压喷射(high pressure direct injection,HPDI)模式双燃料船用低速机缸内的压力振荡现象,基于计算流体动力学软件CONVERGE耦合化学反应动力学机理,采用三维数值模拟方法,研究天然气及引燃柴油喷射时刻对缸内压力振荡和燃烧粗暴的影响.结果表明:天然气喷射提前或引燃油喷射推迟均会增大天然气预混燃烧比例,燃烧剧烈程度增加,导致燃烧粗暴恶化,缸内压力峰值升高,压力升高率增大,但后者会推迟天然气被引燃的时刻,造成燃烧相位推迟.天然气喷射时刻提前至-4°CA ATDC时,缸内出现压力振荡.对于天然气燃烧粗暴且出现压力振荡的工况,提前喷射引燃油,两种燃料可能会同时发生燃烧粗暴,造成燃烧进一步恶化.天然气压燃有利于缓解引燃导致的燃烧初期较强的压力振荡,然而随着燃烧进程的发展,会造成更加剧烈的燃烧粗暴,但可通过引入引燃油缓解此现象.实际应用中,可以考虑在引燃天然气之前实现部分压燃以降低整体压力振荡强度.分析甲烷氧化反应路径中关键中间产物发现,HCO(醛基)可用于表征双燃料发动机燃烧粗暴及压力振荡的剧烈程度及持续期长短;CH_(3)(甲基)可作为燃烧粗暴及压力振荡的指示物质,其短时大量积累预示着燃烧粗暴的发生;同时,CH_(3)可以作为甲烷开始从低温反应过渡到高温反应的表征物质.

喷射时刻对焦炉气直喷发动机燃烧特性影响

为加强焦炉气的利用,减少资源浪费,利用AVL-FIRE软件对焦炉气缸内直喷型发动机进行建模,模拟不同喷射时刻对于该类型发动机燃烧过程及排放的影响,以确定焦炉气的最佳喷射时刻。结果表明:在相同燃气喷射量与喷射持续期下,最佳喷射时刻出现在进气门关闭后开始喷射且点火前结束喷射期间。最佳喷射时刻使得缸内混合气形成均匀,燃气浓度与湍流强度分布有利于加快火焰传播速度,实现稳定燃烧,提高缸内压力,降低NOx排放,过早与过晚喷射均会降低发动机动力性能。

不同负荷下喷射时刻对重油发动机性能的影响

针对某型采用空气辅助燃油喷射系统的二冲程直喷重油发动机,通过试验研究了在中间转速小负荷与高转速大负荷工况下喷射时刻对直喷重油发动机动力性、经济性以及排气温度的影响。试验结果表明:在小负荷工况下,随着喷射时刻的提前,功率增大,油耗率降低,排气温度随负荷的加大下降幅度增大;在大负荷工况下,随着喷射时刻的提前,虽然存在1个或多个不稳定运行工况点,但总体上功率先增大后减小,油耗率先下降后上升,排气温度先下降后回升,可调整喷射时刻范围较大。

喷射时刻对部分预混直喷天然气发动机性能影响研究

为探究采用部分预混直喷方式对天然气发动机燃烧性能及排放的影响,基于康明斯ISX发动机开展缸内过程CFD数值模拟研究,分析了部分预混直喷天然气发动机与高压直喷天然气发动机在相同负荷下燃烧及排放的差异性,进而探明柴油喷射时刻对部分预混直喷模式下发动机燃烧及排放性能的影响。研究结果表明,部分预混直喷天然气发动机在做功能力方面较高压直喷天然气发动机表现得更为出色,但由于预混合燃烧的特点,NOx排放会显著提高,通过优化柴油喷射时刻,从而控制燃烧相位,可以达到保持较高指示热效率的同时降低NOx排放的目的。

某小型直喷天然气单缸发动机喷射时刻的优化模拟研究

传统的天然气直喷发动机为了提高充气效率,常常将喷射过程安排在进气门关闭后进行,这样难以充分利用进气冲程中气缸内的湍动能对天然气进行良好混合。本文针对一台由单缸化油器发动机改造的天然气直喷发动机,使用一维热力学计算优化发动机进气系统,然后通过CFD技术模拟两个典型喷气开始时刻对直喷天然气发动机缸内混合气发展过程与近燃烧时刻工质分布状况的影响,最终提出这一问题的解决方案。

喷射时刻对柴油甲醇组合燃烧发动机颗粒物排放的影响

为了进一步减少甲醇掺烧后的柴油机颗粒物排放,在一台由增压中冷的高压共轨柴油机改造成的柴油甲醇组合燃烧(DMCC—diesel/methanol compound combustion)发动机上详细研究了柴油喷射时刻对两种燃料共燃时的颗粒物生成及其排放的影响.试验工况选择重型柴油机常用的A50工况.试验结果表明,当柴油在上止点后喷射时,颗粒物排放的数量浓度随着甲醇替代率的增加而减少,当上止点前喷射时,颗粒物的数量浓度先减少后增加.随着喷射时刻的提前,颗粒中超细颗粒所占比例增大.随着喷射时刻的推迟,甲醇替代率降低颗粒物质量浓度的作用增强,同时甲醇替代率降低颗粒物几何平均直径的作用减弱.

高压共轨主喷射时刻对柴油/甲醇双燃料发动机燃烧和排放的影响

在一台四冲程六缸增压中冷的高压共轨柴油机上采用进气总管喷射无水甲醇的方式进行柴油/甲醇组合燃烧实验(DMCC).通过改变共轨柴油喷射的主喷射时刻以及甲醇的喷射量,对柴油机燃烧和尾气排放进行研究.试验发现,纯柴油模式下,压缩冲程缸压随着喷油提前角的减小而增大,推迟喷油,后燃期延长,排气压力增大.甲醇替代率为30%时,随着喷油提前角的增大,峰值缸压和峰值放热率均增大.在柴油/甲醇双燃料燃烧模式下主喷射时刻对减少柴油机氮氧化合物(NO_x)排放具有较好的作用,同一替代率情况下NO_x排放随着主喷射时刻的推后而减少;主喷射时刻对碳烟(Soot)排放的影响则比较复杂,纯柴油模式下碳烟的排放随着主喷射时刻的提前逐步减少,而柴油甲醇二元燃料燃烧(DMDF)模式下碳烟的排放则随着主喷射时刻的提前呈现出先上升后下降的趋势;DMDF模式下主喷射时刻提前CO、HC排放均降低,且替代率越大下降趋势越明显.

开阀喷射对PFI发动机PN排放性能的影响

进气道喷射汽油发动机喷射模式分为开阀喷射(Open Valve Injection,OVI)和闭阀喷射,而OVI技术在一定条件下可降低发动机排放的颗粒数量(Particle Number,PN)。阐述了OVI技术改善PN排放的原理与OVI系统的开发流程,提出了一种OVI系统的控制逻辑和标定方法,研究了喷射时刻对PN排放特性的影响,试验验证了该控制逻辑下的OVI技术在改善PN排放方面的有效性与OVI系统的可靠性。

气门开启缸内喷射对改善PFI发动机PN排放研究

由于燃烧的一些不稳定因素,进气道喷射的汽油发动机都是在进气门开启之前进行然受喷射,然而通过系统性的研究和分析发现在一定条件下,利用进气门打开后进行缸内燃油喷射技术却可以改善PN的排放,这个发现具有一定的独创性和前瞻性,同时研究了不同时刻喷射对PN排放的具体影响,用具体的PN排放数据论证了该技术改善PN(颗粒的数量)排放的可行性和有效性.

喷油时刻对缸内直喷汽油机颗粒物排放的影响

缸内直喷汽油机因其良好的节能性能,近几年来成为车用汽油机研究的重点,但也带来了颗粒物排放的问题.针对一款缸内直喷发动机,采用CFD数值模拟和发动机台架试验相结合的方法,研究了不同的喷射时刻对直喷汽油机混合气形成和颗粒物排放的影响.结果表明:缸内直喷汽油喷雾碰壁形成油膜与颗粒物排放有着直接的关系;在小负荷和中等负荷工况下,喷射时刻的优化能够有效地降低颗粒物数量排放.对于典型进气侧置喷油器缸内直喷汽油机,中小负荷工况优化的喷油策略为喷射时刻在进气冲程中期(约270,°,CA BTDC).

喷射参数对柴油掺混燃料低温燃烧影响的试验研究

在一台单缸柴油机上,以柴油为基准,掺入一定比例汽油和正丁醇组成柴油/汽油、柴油/正丁醇和柴油/汽油/正丁醇混合燃料,研究了较高EGR率下喷射时刻和喷射压力对于混合燃料低温燃烧特性和排放特性的影响.结果表明,在柴油中掺混汽油能够改善混合燃料挥发性,降低十六烷值,降低碳烟排放,同时略微提升热效率.掺混正丁醇除了上述优势之外,还能够降低总芳烃含量,且由于正丁醇分子含氧,极大地改善了碳烟排放.在较高EGR率下,适当提前喷射时刻和提高喷射压力有助于降低碳烟、CO和THC排放,并能提高指示热效率.最大压升率是限制混合燃料喷射时刻进一步提前的主要因素.提高喷射压力对于高挥发性柴油混合燃料油气混合效果的改善作用比柴油弱.

喷射控制策略对增压直喷汽油机燃烧和性能的影响

对1台车用增压直喷乙醇汽油机进行试验,研究不同喷射策略包括喷射次数、喷射时刻、喷射压力及分配系数对发动机性能的影响。研究结果表明:对于单次喷射模式,喷油时刻为上止点前300°时性能最佳,此时,有效热效率最高达35.17%,指示热效率最高达37.51%;随着喷射时刻推迟,50%燃烧位置(曲轴转角α50)往上止点推移,燃烧持续期缩短;喷油压力扫描试验结果表明该工况的最佳喷射压力为12 MPa,此时,有效热效率最高达34.35%,指示热效率最高达37.01%;在二次喷射模式下,随着第一次分配系数下降,α50逐渐远离上止点且燃烧持续期逐渐延长,有效热效率随着分配系数减小而降低,而指示有效压力的循环变动率和有效燃油消耗率随之升高;燃油消耗率最大偏差达62.48 g/(kW·h),燃油消耗率最高降低20.19%,因此,合理控制和优化喷油控制策略能提高增压直喷汽油机的燃烧质量并提高其性能。

乙醇/柴油双燃料发动机电控乙醇喷射正时试验与分析

使用传感器、数据采集卡和虚拟仪器软件改进柴油/乙醇双燃料发动机的乙醇喷射电子控制系统,通过三个供油提前角、四个供醇时刻组合的全因素试验,比较了双燃料发动机与原机相同工况下的性能。结果表明,双燃料发动机的动力性、经济性和烟度与原机相比均有不同程度的改善。

二甲醚甲醇复合燃烧的燃烧特性研究

在进气道喷入二甲醚(DME),利用DME较易压燃的特点,引燃往缸内直喷的甲醇,本试验研究了甲醇的喷油时刻对燃烧特性的影响.结果表明:在小的喷油提前角下,燃烧过程由DME的低温燃烧、高温燃烧和甲醇的扩散燃烧组成;在中间喷油提前角较小负荷下,燃烧模式以甲醇的预混燃烧为主;在较大负荷下,燃烧模式以甲醇的扩散燃烧为主;在较大喷油提前角下,甲醇以预混燃烧模式为主.在大喷油提前角下,放热率具有DME/甲醇双燃料HCCI燃烧的特性.