基于简化机理的四冲程点燃式活塞发动机爆震燃烧数值模型

爆震问题是限制发动机性能发挥的关键问题之一,因此针对性地构建四冲程点燃式活塞发动机爆震燃烧模型,探究爆震燃烧的机理具有十分重要的意义。基于四川大学提出的73.0%(质量分数)正十二烷,14.7%1,3,5-三甲基环己烷和12.3%正丙基苯组成的RP-3航空煤油的三组分替代模型,采用先简化后合并的思路,应用直接关系图法(DRG)、基于误差传递的直接关系图法(DRGEP)、奇异摄动法(CSP)等简化方法构建了包含127种物质、360步反应的RP-3航空煤油简化机理,通过与详细机理的滞燃期预测结果对比,发现初始温度在900~1200K时,简化机理与详细机理的滞燃期预测结果误差在30%以内,验证了简化机理的有效性。在此基础上基于CONVERGE平台,采用G方程耦合化学反应动力学机理的方法构建了基于简化机理的四冲程点燃式活塞发动机的爆震燃烧数值计算模型并校核,最后基于模型模拟了发动机的爆震燃烧过程。结果表明:采用RP-3航空煤油简化机理耦合三维数值计算构建的爆震燃烧数值计算模型能够有效地模拟四冲程点燃式活塞发动机爆震燃烧过程末端混合气自燃现象,体现爆震燃烧过程中缸内平均参数的变化特征,描述缸内压力、温度及中间物质空间分布的演化情况。

用曲轴箱增压提高四冲程点燃式发动机的扭矩

现已制造出曲轴箱增压四冲程点燃式发动机并进行了拖动和点火试验。结果发现,该机在低、中转速范围内比非增压原机增加扭矩20%～30%,且不加大油耗率。其次,该机比非增压原机的节气门响应性好,且不加大部分负荷时的油耗率。

四冲程准涡轮连续燃烧式转子发动机

加拿大一家公司开发了一种新型的四冲程准涡轮连续燃烧式转子发动机，其设计成为一种混合式动力装置，其原理介于活塞式和涡轮式发动机之间，使用的燃料为汽油、煤油、柴油、甲醇、天然气、液化石油气和氢气。

活塞式煤油直喷航空发动机燃烧特性试验研究

基于自主研制的活塞式航空煤油直喷发动机及其台架试验系统,针对煤油航空发动机中低负荷工况燃烧稳定性差这一突出问题,围绕喷射截止时刻、点火提前角以及过量空气系数等影响航空发动机混合气形成及燃烧质量的关键因素,进行了煤油直喷航空发动机部分负荷燃烧特性及其稳定性的试验研究.结果表明:当喷射截止时刻(EOIT)于进气行程初期时,发动机燃烧特性及稳定性较好,但是到进气行程末期时,发动机的循环波动升高,动力性变差.当点火提前角过大时,混合气形成较差,无法形成稳定的火核中心,也会致使发动机动力性变差.活塞式航空煤油直喷发动机需要采用较浓的混合气,当过量空气系数为0.8时,在不同的EOIT的变化下,发动机动力性存在最优的工况点,此时的平均指示压力pe最大值约为0.394 5 MPa.

提高四冲程点燃式重油航空发动机抗爆性措施

应用GT-Power软件,对某四冲程点燃式航空活塞增压发动机进行使用不同燃料的一维性能仿真分析,针对低辛烷值燃料易发生爆震的特性,分别采用添加抗爆添加剂、调整发动机的压缩比、增压压力、空燃比、缸径、点火提前角等参数,在抑制爆震的前提下尽可能实现发动机功率恢复。将原93#汽油燃料换成辛烷值为61的特种煤油燃料后,在不扩大气缸直径和扩大气缸直径两种方案下,发动机功率恢复分别达到原型机的89%和95%,油耗率分别增加5.4%和6.1%,排气温度分别提高11.4%和13.4%。

点燃式航空重油活塞发动机冷起动控制策略

针对点燃式航空重油活塞发动机低温起动困难问题,采取了空气辅助缸内直喷技术手段,开展了冷起动控制策略研究及试验验证研究,解决了-10℃发动机低温顺利起动问题。提取了影响冷起动的关键控制参数,并对其进行了规律研究,获得了环境温度对各参数的最优匹配结果及试验验证;定义了点燃式重油发动机的冷起动阶段,根据匹配和试验结果获得了关键参数与缸体温度的映射关系,设计了冷起动策略并进行了试验验证。结果表明:缸体温度在-10~20℃之间,最佳喷油提前角在上止点前50°~85°范围,最佳点火提前角为上止点前45°可以保证重油发动机平稳起动,起动时间小于3s。

重油航空活塞发动机技术路线分析

分析了重油航空活塞发动机的两条技术路线:点燃式(Otto循环)和压燃式(Diesel循环)。点燃式重油航空活塞发动机功重比较高,但是燃油消耗率高,存在爆震、起动困难、电磁兼容性较差、可靠性较低、功率覆盖范围较小等弱点。缸内直喷、气动喷嘴和高能点火技术是点燃式发动机需攻克的关键技术。压燃式重油航空活塞发动机燃油消耗率低、续航能力强、电磁兼容性较好、可靠性高、功率覆盖范围较大,但是功重比较低、振动较大。高功重比、先进电控及燃油喷射、可调高压比增压技术是压燃式发动机需攻克的关键技术。研究了目前重油航空活塞发动机的主要案例,结果表明:点燃式和压燃式方案均是可行的,且各有一些关键技术需要攻克,压燃式技术路线将是未来主流。

某航空活塞发动机进、排气正时优化

利用基于仿真的遗传算法优化方法,对某型点燃式航空活塞发动机气门正时优化进行了研究。通过耦合发动机性能模型与modeFrontier专业优化软件,以提高发动机巡航工况下有效功率和降低燃油消耗率为目标对发动机的进、排气正时和进、排气持续期进行了优化。分析结果表明:相比于原机,通过优化进、排气门正时和进、排气持续期,发动机在巡航工况下燃油消耗率降低2.5%,功率提升7.3%;优化后的进、排气参数也可以提升发动机节气门全开时发动机的性能,减少飞行器的起飞滑跑距离。

新的排放标准——对汽车工业和活塞行业的影响及对策分析

2005年4月27日，国家环保总局公布了五项机动车污染物排放新标准：《轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国Ⅲ、Ⅳ阶段）》（即中国轻型汽车Ⅲ、Ⅳ号排放标准）、《装用点燃式发动机重型汽车曲轴箱污染物排放限值》、《装用点燃式发动机重型汽车燃油蒸发污染物排放限值》和《摩托车和轻便摩托车加速行驶噪声限值及测量方法》。其中，轻型汽车Ⅲ号排放标准自2007年7月1日起实施，