采用高能点火的均质稀薄燃烧汽油机试验

均质稀薄燃烧能够有效提高汽油机热效率,而高能点火可以提高汽油机的燃烧速度,是实现均质稀薄燃烧的有效技术途径.通过一台单缸汽油机分别研究了普通火花点火和高能点火对均质稀薄燃烧过程的影响,分析了两者燃油经济性、燃烧特性以及NOx排放特性的差异,结果表明:相比于普通火花点火,高能点火能够有效拓宽汽油机均质稀薄燃烧的空燃比极限;采用高能点火系统A可以实现过量空气系数φa为1.65的均质稀薄燃烧,指示燃油消耗率(ISFC)最低达到184.0 g/(kW·h);采用点火能量更高的高能点火系统B可以实现φa为1.94的均质超稀薄燃烧,指示燃油消耗率最低达到180.7 g/(kW·h),对应的指示热效率为48.2%;将φa进一步提升至2.00时,NOx原始排放将降至188×10-6,但受限于燃烧过程恶化,此时ISFC将增加至185.3 g/(kW·h).

高效汽油机均质稀薄燃烧试验研究

均质稀薄燃烧技术由于可大幅提高汽油机效率而成为发动机主要的发展方向之一,稀薄燃烧能够有效降低缸内燃烧温度,抑制爆震,从而允许点火角提前和增大压缩比。同时,减小发动机喷油加浓区域和降低冷却热损失,此外,还可在一定程度上降低发动机部分负荷的泵气损失功,以及有效降低NOx排放,但是随着过量空气系数的升高,缸内混合气体的燃烧变得更加困难,循环波动率增大,甚至会出现失火等现象,以及燃烧持续期加长,缸内温度下降,工质做功能力会下降。故需要匹配高效的点火系统,以获得稳定的燃烧,探索合适的过量空气系数范围是稀薄燃烧技术应用的关键。在此背景下,探索研究稀薄燃烧对于发动机油耗和NO_x排放的影响。应用高效点火系统,研究高效点火稀薄燃烧特性,以及稀燃情况下的燃烧、油耗和排放情况。试验验证发现,应用高效点火和稀薄燃烧技术之后,在2 416 r/min,BMEP 0.86 MPa,过量空气系数1.51时,获得最低有效燃油消耗率BSFC为203.85 g/(kW·h),发动机热效率约为41%,指示燃油消耗率193.41 g/(kW·h),指示热效率为43.3%。

四气门汽油机准均质稀混合气燃烧过程的实验研究

在一台未做任何结构改动的四缸、16气门进气道喷射产品发动机上,通过二次喷油技术形成优化的缸内准均质稀混合气浓度分布,从而实现准均质稀薄燃烧.性能实验结果表明,两次喷油可拓展发动机的稀燃极限1.5～2个空燃比单位,最高达23.5;发动机燃油消耗同原电控喷射发动机相比可降低19.1%;在整个空燃比范围内,经过优化的两次喷油稀燃的最低油耗较单次喷油稀燃下降6.5%.

超稀薄燃烧对汽油发动机性能影响的试验研究

均质超稀薄燃烧技术作为实现45%+热效率的关键技术之一,缸内最高燃烧温度较当量比燃烧低,可有效降低爆燃倾向,在超高压缩比下提高点火角,同时提高比热比,进而提高热效率,随着过量空气系数的提高,燃烧温度降低,从而获得较低的NO_(x)排放。在此背景下研究汽油机超稀薄燃烧性能。在一款热力学单缸机上应用电晕点火系统、快速燃烧系统和超高压缩比技术等,研究汽油机超稀薄燃烧(过量空气系数>1.8)的燃烧、油耗和排放情况。试验验证发现,采用电晕点火高电压及较长持续时间可以获得过量空气系数2.2以上稳定燃烧,在2000 r/min及IMEP 10 MPa,过量空气系数2.25时,发动机的指示燃油消耗率为170.5 g/(kW·h),并获得较低的NO_(x)原始排放。

二次喷油过程对稀燃汽油机性能影响的试验研究

利用气道内燃油二次喷射技术可以在气缸内形成准均质稀混合气,改善汽油机稀薄燃烧过程。在一台4缸16气门发动机上,利用自主开发的电控系统,固定两次喷油总量,改变两次喷油比例和二次喷油时刻等参数,可以实现对二次喷油过程的优化,改善混合气形成,从而改善燃烧过程,扩大稀燃极限。采用不同喷油比例,在不同空燃比时实现的节油率为7 7%～19 2%。空燃比越大,二次喷油比例对燃油经济性的改善越明显。选择合适的二次喷油时刻,在气流运动的作用下,有助于对火花塞附近区域混合气进行有效加浓。

基于可变循环的气体发动机Tier Ⅲ排放方案展望

根据远洋船舶航行特点,构想了一种基于可变热力循环,使气体发动机能够兼具高压气体发动机和低压气体发动机优点的TierⅢ排放方案。希望通过天然气预混合、可变压缩比、引燃优化、燃烧速率控制、空燃比控制等技术的组合应用,实现均质稀薄燃烧,降低NOx排放,使高压气体发动机在不使用EGR和后处理技术的情况下,达到IMOTierⅢ标准。

自然吸气四冲程汽油机的技术特点及发展方向

以自然吸气汽油机节油为目的,通过分析不同空燃比的尾气中作功气体CO_2、O_2、N_2的成分变化,作功气体增量的变化,等熵指数的变化。证明采用稀燃混合气能够提高等容循环热效率。使用5气体分析仪测出尾气成分与理论计算值一致。并经原车生产企业监测及出租车40万公里行驶记录,证明节油10%～16%。