柴油引燃甲醇双燃料发动机滞燃期的研究

在一台TY1100直喷柴油机进气管上安装一套电控甲醇低压喷射装置,进行了柴油引燃甲醇双燃料发动机着火滞燃期的试验研究.结果表明:随着甲醇质量分数的增加,双燃料发动机压缩过程多变指数呈线性减小,着火滞燃期延长;与原柴油机相比,发动机燃用双燃料后,在转速为1600 r/min、全负荷、甲醇质量分数为62%时,着火滞燃期最大延长约1.5°;提高进气温度,着火滞燃期缩短,进气温度从20℃增加到40℃再到60℃时,对着火滞燃期的影响逐渐增强;发动机的转速升高,在所有试验工况下,以时间计的着火滞燃期缩短;引燃柴油供油定时提前,着火滞燃期延长.

柴油机燃用柴油/二甲氧基甲烷混合燃料滞燃期研究

开展了柴油机燃用柴油/二甲氧基甲烷混合燃料滞燃期的研究,并基于发动机试验数据拟合了一个适合柴油/二甲氧基甲烷混合燃料滞燃期的预测关系式。研究结果表明,改进后的关系式比已有的滞燃期预测关系式更能准确地预测柴油/二甲氧基甲烷混合燃料着火滞燃期。研究发现混合燃料实际十六烷值随含氧量增加而降低,但降低幅度小于基于燃料质量比例推算出的数值,认为基于燃料质量比例对混合燃料十六烷值推算与实际存在较大差异。

柴油机预混合燃烧滞燃期的试验

滞燃期是柴油机预混合燃烧当中一个极为重要的参数.在电控共轨柴油机上进行了EGR率、喷油始点、喷油压力、负荷、转速和进气温度等单一参数对预混合燃烧滞燃期的试验研究.结果表明,名义过量空气系数能够帮助解释各试验参数对柴油机预混合燃烧滞燃期的影响.混合气的温度、压力和混合气中O2浓度影响柴油机预混合燃烧的滞燃期.提高进气温度,增大转速,增大喷油压力,滞燃期均会缩短.增大EGR率,在上止点附近推迟喷油,其滞燃期均增大.喷油提前较多的情况下,喷油定时对滞燃期几乎没有影响.与传统燃烧方式不同的是预混合燃烧着火滞燃期随着负荷的增大而增大.单一试验参数对滞燃期影响的研究将有助于开展预混合燃烧转速和负荷范围的扩展,减少了试验的盲目性.

利用激波管实验装置研究丙烯/氧气/氮气混合气着火滞燃期

利用双膜化学激波管实验装置反射激波方法测量了丙烯/氧气/氮气混合气在温度范围为16501900 K、压力为0.1 MPa下的着火滞燃期.通过对理想激波管内流动状态分析,给出了合适的着火滞燃期定义.实验结果表明：随着初始温度的增加,丙烯/氧气/氮气混合气着火滞燃期缩短,着火滞燃期的对数与温度的倒数成正比,入射激波强度与着火滞燃期的对数成反比;高温条件下,混合气的着火滞燃期随着初始压力的增加而增加,随浓度的增加而缩短;利用多元线性回归方法拟合了C3H6着火滞燃期的Arrhenius型关系式,计算结果与文献中的实验数据具有很好的吻合性.

甲醇—异辛烷/正庚烷混合燃料滞燃期特性的数值研究

基于甲醇、异辛烷和正庚烷的详细化学动力学机理,对甲醇、异辛烷、正庚烷及其构成的混合燃料的滞燃期进行了计算研究。研究表明:温度对滞燃期的影响最大,异辛烷和正庚烷燃烧有着明显的负温度系数现象,而甲醇燃烧则没有这一特征;对于甲醇—异辛烷/正庚烷混合燃料,当初始温度小于1000 K时,混合燃料滞燃期随甲醇含量的增加而延长,当初始温度大于1000 K时,混合燃料滞燃期随甲醇含量的增加而缩短;随着混合燃料中甲醇含量的增加,燃料滞燃期的负温度系数特性明显减弱,当甲醇摩尔分数大于85%时,混合燃料滞燃期的负温度系数现象消失;压力对滞燃期的影响也比较明显,在不同的初始温度下,压力对异辛烷和正庚烷滞燃期的影响程度不同;当量比对甲醇、异辛烷和正庚烷的影响特性不同,甲醇的滞燃期随当量比的增加而缩短,当初始温度小于1200 K时,异辛烷和正庚烷的滞燃期随当量比的增加而缩短,当初始温度大于1200 K时,其滞燃期随当量比的增加而延长。根据滞燃期的计算值,对滞燃期公式进行了改进,提出了可以准确计算异辛烷和正庚烷不同当量比燃烧时的滞燃期公式和可以计算甲醇、异辛烷、正庚烷混合燃料滞燃期的经验公式。

甲醇—异辛烷混合燃料滞燃期研究

对Curran的异辛烷详细化学动力学机理和Li的甲醇化学动力学机理进行了甲醇着火滞燃期特性对比研究,发现Curran异辛烷机理基本能反映甲醇的自燃着火过程。基于此,利用Curran异辛烷机理对甲醇—异辛烷混合燃料在初始温度为600 K^1 600 K、压力为1.0 MPa^4.0 MPa、当量比为0.3~1.5范围内的着火滞燃期特性进行了计算研究,分析燃料特性和初始条件对混合燃料滞燃期的影响。结果表明,初始温度对甲醇—异辛烷混合燃料的滞燃期影响较大,当初始温度增加时,滞燃期大幅缩短;部分掺醇混合燃料(掺醇率低于25%)中甲醇含量对燃料滞燃期的影响因温度范围的不同而不同,在850 K以下甲醇比率增加使混合燃料滞燃期延长,在850 K以上甲醇比率增加使其滞燃期缩短。

着火滞燃期微机检测系统及其应用

本文叙述了作者研制的柴油机着火滞燃期微机检测系统及其应用情况。该系统由传感器、信号处理电路、微型计算机及记录装置组成。传感器检出的信号送入信号处理电路后,经滤波、放大、整形及合成,成为等效于滞燃期的数字脉冲信号。将其输入单板机,运行汇编程序,连续采样并处理滞燃期数据。该系统检测精度高,在故障诊断及自控中使用便利。

柴油-天然气掺烧发动机滞燃期的预测

对柴油-天然气掺烧发动机的滞燃期进行了深入研究.以喷油器针阀升程曲线开始增加时所对应的曲轴转角作为喷油始点,压力升高率急剧变化的点作为燃烧始点,确定发动机滞燃期.将喷油始点作为计算点,以试验数据为基础,对柴油发动机滞燃期预测模型进行修正,得到柴油-天然气掺烧发动机滞燃期预测模型.试验结果表明,修正后的滞燃期预测模型能够很好地预测柴油-天然气掺烧发动机滞燃期,可为准确建立柴油-天然气掺烧发动机工作过程数学模型提供指导依据.

EGR率对柴油机低温燃烧滞燃期影响的试验研究

根据缸内压力求得缸内平均温度和放热规律,分析了进排气系统的O2体积分数、燃烧始点、喷油始点和终点的温度、压力对低温燃烧早喷射和晚喷射两种情况下滞燃期的影响,早喷射和晚喷射一样随着废气再循环(EGR)率的增大而延长了滞燃期。早喷射的滞燃期要短于晚喷射的滞燃期,因此为了能够让空气与燃油有更多的时间混合,早喷射比晚喷射需要更大的EGR率。但随着大量EGR的加入,过量空气系数不能反映混合气中O2体积分数,滞燃期与混合气温度、压力和O2体积分数有关,在影响低温燃烧滞燃期的因素当中,温度对滞燃期的影响最为明显。

在高温高压容弹中甲醇滞燃期的研究

本文研究了甲醇在高温高压条件下滞燃期的变化规律。为了能够较准确而直观地测出甲醇的滞燃期，本文采用阴影及自然光双像法，取得了较满意的结果。在取得了大量实测数据的基础上，建立了甲醇滞燃期的经验公式。

醇类燃料自燃主导反应及其对滞燃期的影响

为从反应机理的角度来研究醇类燃料自燃的主导反应,通过CHEMKIN软件分别对甲醇、乙醇和正丁醇在初始边界条件(热力学温度为800 K,压力为3.86 MPa,当量比为1)下进行反应路径模拟分析,得出醇类燃料燃烧的链式反应关系,确立了醇类燃料的主导反应均为以C-H键断裂为标志的脱氢反应。分别选取热力学温度为800,1 000,1 200 K,调整当量比大小来保证燃料中C-H键数目相等。仿真结果表明:同一温度下,同一种醇类燃料的滞燃期波动基本维持不变;不同燃料的滞燃期有所差异,同一初始压力下,甲醇的滞燃期约为乙醇的2倍、正丁醇的20倍。

滞燃期对F-T柴油机的性能影响

为分析滞燃期参数对柴油机的性能影响规律,对比研究了某型增压中冷柴油机燃用0#柴油、F-T柴油以及二者不同掺混比例的燃油时,在不同工况下燃烧最高压力、最高压力升高率、排气温度以及油耗率随滞燃期的变化规律。结果表明:在同一种工况下随着F-T掺混比例的增加,滞燃期缩短,F-T较0#柴油最高降幅35%;最高燃烧压力降低、降低幅度2.1%～6.3%;压力升高率上升缓慢;排气温度有升高趋势,最大增幅为8.4%;燃油经济性小幅增加。

预燃室式柴油机着火滞燃期测量与分析

本文作者通过对预燃室式柴油机燃烧过程的预燃室压力、火焰光强和针阀升程等主要参数的实际测量,获得了预燃室式柴油机的物理滞燃期、冷焰持续期、兰焰持续期、热焰持续期、发光滞燃期、压升滞燃期和温升滞燃期的精确数据.根据测量结果,对预燃室内的燃烧过程的微观变化进行了探讨.同时,对三种滞燃期的负荷特性进行了对比分析,从而获得一些全新的认识.

柴油机滞燃期计算模型研究及其适用性分析

对现有滞燃期计算模型进行了统计计算和正交分析,讨论了各主要参数(压力、温度、16烷值及氧浓度)对滞燃期的影响程度及它们之间的交互作用。研究了各滞燃期计算模型对五种国产机型的适用性,给出了采用线性回归分析建立精确估算滞燃期的计算模型。

柴油机着火滞燃期检测装置

本文通过对三种光电变换元件性能的对比分析,优选出适合作为柴油机燃烧火焰光强检测的光电变换元件。在考虑众多因素的基础上设计了柴油机燃烧火焰光强传感器,并研制了柴油机着火滞燃期微机检测系统。该系统可精确地检测柴油机物理滞燃期、冷焰持续期、蓝焰持续期和发光滞燃期,为柴油机着火滞燃期进行深入研究提供了可靠的测试装置。

DME直喷式发动机滞燃期的光电检测与数值模拟研究

研制了光纤燃烧传感器,并配合其它检测设备,对ZS195直喷式柴油机燃用二甲醚(DME)的滞燃期进行了光电检测,检测结果与相关文献的数据吻合较好。在试验的基础上,通过DME气相射流喷雾混合模型与CHEMKIN4.0反应动力学计算软件包的耦合联算,对DME直喷式发动机不同运行工况的滞燃期进行了预测分析,其结果与试验数据基本一致。

柴油机起动过程引入EGR对滞燃期影响的研究

试验研究表明,在柴油机首着火循环前引入EGR可以改善柴油机首着火循环的冷起动性能。在试验研究的基础上,进行了化学动力学计算,进一步研究了EGR对起动燃烧的影响。计算发现着火循环前排气成分中的完全燃烧产物少,而未燃燃油和中间氧化产物的含量大,因此改善了燃烧。通过对不同EGR率和不同燃空当量比下,混合气在定容状态下的滞燃期进行分析,得到了混合气着火性能随着EGR率的变化规律。

柴油机燃烧滞燃期化学动力学分析

用化学动力学分析了柴油机燃烧滞燃期的化学反应过程，初步讨论了影响滞燃期的化学特征因素，为柴油机的性能研究提供了理论基础。

柴油机滞燃期的确定方法及试验验证

提出一种参数需求较少、利用实测气缸压力曲线确定柴油机滞燃期的简便方法——多变指数法,所获得的滞燃期值与其他传统方法的测算结果非常吻合,并一次对滞燃期的有关经验公式系数进行了实测标定,对滞燃期的变化规律作了较为深入的分析研究。

滞燃期对柴油机性能影响的试验研究

利用试验手段研究了滞燃期对直喷式柴油机工作过程及性能的影响。分析结果表明:滞燃期的长短决定了速燃期内的放热速度和加速度的大小,从而决定了缸内压力的变化;适当调整滞燃期可以提高柴油机的动力性、经济性,降低排放。