微内燃机点火和燃烧中微尺寸效应的研究

从设计的微小空间燃烧室中,观察微燃烧通道中氢气/空气预混气体的燃烧现象,当空间尺寸从厘米级减小到毫米级时,点火和燃烧的不同特征会导致氢气的着火浓度界限变小,使得燃烧不稳定、不充分,极易造成淬熄.因此,提出了选用淬熄距离小、反应速度快、最小点火能小的气体作燃料,采取催化反应、增压和绝缘等措施促进微小空间内的点火和燃烧.通过分析微小空间对制备微型内燃机内平板电容点火器的限制,表明采用蒸发工艺制备的电极厚度小,因此增加电镀工艺,可使电极厚度达到4μm,明显提高了电容的单次放电能量.

微小空间点火装置的设计(英文)

针对微内燃机燃烧室的尺寸特征和点火形式,对微小空间点火实验装置进行了研究,设计并制作了微小空间内的放电点火装置.设计的硅微燃烧室的尺寸为1 mm×1 mm×1 mm、3 mm×3 mm×1 mm和9 mm×9 mm×1 mm;点火电极位于燃烧室腔体中央,电极间隙在10～100μm;电极材料为金.本文为微小空间放电点火特性实验研究提供了一种通用装置,也为以微型内燃机为代表的便携式微型高能电源组的微型化和实用化提供了技术支持.

热力参数对微尺度发动机燃烧特性影响机理分析

为了研究初始温度和压力对微尺度活塞式内燃机微燃烧特性的影响机理,采用层流有限速率模型和甲醇燃烧化学反应机理及动态网格技术,对其闭口热力系的瞬态预混层流燃烧过程进行动态多维仿真。结合化学反应机理温度敏感性分析和产物反应速率分析技术,从宏观和微观两个角度分析仿真结果,结果表明仿真结果与试验结果吻合较好。随着气体初始温度提高,自由活性基团浓度增加,以具有最大正温度敏感系数的反应为代表的基元反应速率增大,燃烧过程加快,缸内压力和温度增加。随着气体初始压力提高,由于H基竞争基元反应速率随压力增加的增加规律不同,使得部分曲轴转角下燃烧速率反而下降,缸内温度有所下降,但压力显著增加。从整体过程来看,燃烧速率随着初始压力的增大而增大。随着初始温度的增加,以具有最大生成排放物反应速率的反应为代表的基元反应速率增大,排放增加。