废气稀释和滚流比对汽油机部分负荷燃烧特性的影响

在一台1.8,L汽油机上,研究了部分负荷工况下引入均质废气稀释与提高滚流比对发动机燃油经济性及燃烧特性的影响.其中高滚流比通过进气歧管上的可控翻板实现,并在气道稳流试验台上进行了流动特性试验.结果表明,通过引入废气稀释可以有效改善燃油经济性,燃油消耗率最高可降低18.2%.但过多的废气会使燃烧恶化,带来循环变动升高、总燃烧期延长和燃烧效率下降等问题.将高滚流比与废气稀释相结合,有效弥补废气对燃烧造成的不良影响.滚流比提高后,最大爆发压力与压升率均有明显提升,最高提升幅度分别为24.5%和116.7%,同时循环变动降低.

废气稀释下正庚烷-异辛烷高温反应过程的模拟

在废气稀释条件下,汽油机中的燃油会随着气流运动迅速进入燃烧室内的高温区进行燃烧.为了合理地描述这一过程对高温反应过程的影响,通过对正庚烷和异辛烷详细反应机理进行温度敏感性分析,得到了影响其低温和高温下的关键反应路径,构建了一个包含45种组分和57个基元反应的正庚烷和异辛烷汽油替代物简化化学反应机理.该简化化学反应机理的合理性得到了试验验证.借助本文的简化机理模拟了不同残余废气率下正庚烷和异辛烷的高温反应路径.通过化学反应路径的模拟发现,在高温反应过程中,正庚烷和异辛烷的消耗受到C4H8、C5H11、C6H13、C7H14和C8H16生成过程的影响;正庚烷的脱氢反应和异辛烷的裂解反应受到残余废气率的影响较大,而正庚烷的裂解和异辛烷的脱氢过程几乎不受残余废气率的影响.

点火参数对直喷汽油机废气稀释燃烧的影响

在一台缸内直喷汽油机上,研究了部分负荷下点火参数对直喷汽油机废气稀释燃烧的影响规律。结果表明:增大点火能量,有助于改善直喷汽油发动机废气稀释燃烧过程,提高燃烧效率,减小燃烧循环波动率;当点火能量增大到一定值以后,点火能量的提高对发动机燃烧过程的影响不再明显;点火时刻比点火能量对直喷汽油机废气稀释燃烧过程的影响更为显著,在一定范围内,随着点火时刻的提前,发动机瞬时放热率峰值、最大爆发压力以及输出转矩明显提高,燃烧稳定性以及燃油经济性明显改善。

提高SI燃烧废气稀释极限

针对不同负荷之间,均质充量压燃着火和传统火花点燃两种燃烧模式的转换问题,在HCCI燃烧的边界外SI工况点上,通过内外部废气耦合控制燃烧结合气门参数调整的方法,在一台装有全可变气门机构的单缸进气道喷射实验发动机上,进行了拓展SI燃烧废气稀释极限的研究.目的是减少两种燃烧模式之间的热阶跃和稀释度阶跃,以实现无缝的负荷调节.研究发现:通过调整不同的内外部废气比例,结合气门参数的调节,可以有效拓展SI燃烧的废气稀释极限,从5%左右提升至30%左右,同时得到较好的燃油经济性.与此同时,气门参数的设定也可以与HCCI相接近,减少了两者气门参数之间的差距.但是在优化过程中,必须要规避由于热振荡现象造成的循环变动限制.

定容燃烧室有无废气稀释燃烧特性实验研究(英文)

研究了甲醇燃料在有、无废气稀释情况下的燃烧特性.采用定容燃烧室进行实验,并利用激光纹影技术和高速摄影机对火焰图像进行可视化,研究了不同燃烧初始压力、不同化学当量比和废气稀释情况下的燃烧时间和火焰传播情况.结果表明,在贫燃料状态,当化学当量比增大时,燃烧时间明显缩短.在废气稀释情况下,燃烧时间延长,在高初始燃烧压力时,火焰传播速度下降更明显.同时,采用图像技术可以获得初始压力变化和废气稀释情况下非常有用的火焰结构信息.实验表明,当燃烧时间较长时,定容燃烧过程要考虑浮升力的影响.

废气稀释对离子电流检测技术的影响

通过一台高压定容燃烧弹,以甲烷(CH_4)为燃料,研究了废气稀释和空气稀释对离子电流信号的影响.结果表明:废气稀释和空气稀释均会对离子电流信号和燃烧起到显著抑制作用,但废气稀释的抑制效果更为明显,且呈非线性.通过建立预混燃烧甲烷离子反应机理模型,对化学电离及热电离产物的形成过程及浓度进行了理论分析,结果表明:废气中的CO_2不会直接参与离子反应,但会通过降低反应物初始浓度和燃烧温度造成离子浓度降低,导致离子电流信号强度减弱.

用复合稀释燃烧改善直喷汽油机中小负荷油耗

为了降低直喷汽油机的泵气损失、提升热效率，提出了将稀薄燃烧与废气稀释相结合的复合稀释燃烧（LDO的路线。在一台缸内直喷汽油机上进行了中小负荷下的试验，以研究影响复合稀释燃烧的因素，测量了发动机燃油经济性、燃烧特性及排放特性。结果表明：在200--600kPa的平均有效压力下，复合稀释燃烧带来了4％～6％的油耗改善，同时，发动机的N吼排放不会急剧升高。对燃料能量分配的分析表明：稀释燃烧降低了发动机传热损失和泵气能量损失。因而，验证了复合稀释燃烧的可行性。

辅助火花点火对DME微引燃汽油稀释复合燃烧的影响

DME(dimethylether,二甲醚)微引燃汽油稀释复合燃烧模式,可以实现汽油机高效低温燃烧.但是在DME总热值比受限条件下,废气稀释存在极限条件,限制了经济性的进一步提升.为提高稀释燃烧经济性,采用火花点火可以提升集聚型DME微引燃相对燃烧速度,可以提高离散型DME微引燃绝对燃烧速度.研究结果表明:火花点火对两种微火源引燃都具有促进作用,在离散型微火源策略中采用火花点火对经济性提升更明显,相对于火花点火辅助集聚型微引燃可提高3.88%.

二甲醚微火焰引燃高稀释汽油混合气燃烧和排放特性

为改善高稀释下燃烧稳定性和缩短燃烧持续期,由直喷少量二甲醚(DME)的压缩自燃着火形成多点微火焰,调控由气道喷射形成高稀释汽油混合气的燃烧过程,即微火焰引燃(MFI)混合燃烧。在一台单缸四冲程热力学发动机上研究了部分负荷下热废气和空气稀释对MFI燃烧和排放特性的影响,提高进气压力以增加过量空气系数(λ)和减少内部热废气率。结果表明:较低燃料量时λ对着火时刻影响较弱,高λ使燃烧持续期增长;较高燃料量时高λ使着火时刻提前,燃烧持续期逐渐增加。高λ下净指示平均有效压力(p_(IMEPn))和指示热效率(η_(net))先增加后减少,p_(IMEPn)为0.32、0.56 MPa时η_(net)分别为35.4%和42.3%。随λ增加,未燃碳氢排放在低燃料量下增加,在较高燃料量下减少;一氧化碳排放增加,而低于15×10^(-6)的氮氧化物排放减少。

低温燃烧汽油机瞬态空燃比主动抗扰控制

为了实现对废气稀释低温燃烧汽油机瞬态空燃比的有效控制,提出了一种动态进气量观测器和主动抗扰控制(ADRC)的前馈反馈控制策略.进气量观测器揭示了进气前回流对进气歧管状态参数的影响规律,采用状态观测的方法实现了对缸内充气效率的动态跟踪.ADRC作为反馈环节,能够实时估计并补偿影响空燃比的内外部扰动,实现了对空燃比的闭环精确控制.实验结果表明,相比于传统的静态补偿和PID前馈反馈策略,该方案在转速变化的各种瞬态工况下提高了空燃比的控制精度.

均温时间对发动机冷起动排放影响试验及结果分析

冷起动是发动机排放CO、HC和NOX等有害物最为严重的一个阶段。而在冷起动阶段,不同的环境、不同的时间、不同的状况、不同的燃油品质等,其排放值大小又各不相同,故排放法规中对此多作了相应的规定。而就发动机的均温时间(停机时间)对冷起动排放的影响展开研究,并通过试验及过程分析,定性地得出结论,对控制发动机有害物质的排放具有十分积极的意义。

EGR对GDI发动机性能优化潜力的研究

在成熟标定过的商业化涡轮增压汽油直喷(Gasoline Direct Injection, GDI)发动机上增加一套低压EGR系统,通过对点火参数的优化,在维持动力性不变的前提下探索EGR氛围下废气稀释上限,进而研究废气再循环(EGR)对GDI发动机性能优化的潜力。结果表明:高负荷下循环变动是限制废气稀释上限的主要因素。EGR引入后,各工况废气稀释上限的状态下发动机动力性、经济性得到大幅度提升,NO_(x)以及CO的排放得到有效控制。可以得出结论,动力性边界条件下通过优化点火参数,使废气稀释达到上限,可大幅优化发动机性能。