火花点火发动机燃用天然气掺氢混合燃料循环变动研究

在火花点火天然气发动机上开展了不同掺氢比天然气掺氢混合燃料(氢气在混合燃料中的体积分数为0%、12%、23%、30%和40%)循环变动的试验研究,试验工况点对应于发动机中低负荷。分析了掺混氢气对天然气发动机循环变动的影响。研究结果表明:在稀燃条件下,随着掺氢比的增加,缸内最高压力、最大压力升高率以及平均指示压力均增加。随着掺氢比增加,缸内最高压力与其对应的曲轴转角之间和最大压力升高率与其对应的曲轴转角之间的相关性更强。在化学计量比或浓燃时,掺混氢气可以维持平均指示压力的循环变动系数在较低的水平。在稀燃时,平均指示压力的循环变动系数随掺氢比增加而降低。平均指示压力的循环变动系数达到10%所对应的过量空气系数随掺氢比增加而增加,表明天然气掺混氢气扩展了天然气发动机的稳定稀燃极限。

天然气掺氢火花点火发动机性能与排放研究

在一台燃用CNG/H2混合燃料的火花点火发动机上,开发了一个电子控制单元(ECU)来控制发动机点火提前角和混合气浓度,并研究了不同掺氢比(氢气的体积分数分别为0%、10%、20%和26%)对发动机性能和排放的影响.研究结果表明:天然气掺氢后发动机功率和有效热效率有所降低;在相同过量空气系数下,随着掺氢比的增加,发动机的最佳点火提前角推迟,HC、CO2排放得到降低,NOx排放有所增加.掺氢后可以提高发动机的稀燃极限,在稀燃下可以得到较低的HC、CO、CO2和NOx排放.

火花点火发动机爆震强度评价指标的研究

在ＣＡ１１０２单缸汽油试验机上测量采集了不同工况、不同爆震强度时的压力示功图，用国外现有的７种爆震强度评价指标对已测得的数据进行了计算分析，阐述了各种指标的优缺点及用于汽车发动机实时控制的可能性。

四气门火花点火发动机气缸内的滚流运动

讨论了火花点火发动机气缸内滚流比的预测模型.根据滚流进气系统的稳流试验和拖动工况下缸内流场的LDA测量结果,提出了一个滚流形成的物理过程模型.即在进气冲程早期和活塞到达临界曲轴转角之前,不能有效形成滚流.活塞临界位置与在压缩冲程后期活塞上行、缸内滚流开始畸变、破碎的活塞位置相当.据此建立了缸内滚流比预测模型,并在稳流试验和拖动工况下缸内流动的LDA测量试验中得到验证.

冷起动和怠速时火花点火发动机缸内未燃碳氢生成过程的研究

为了更好地弄清起动和怠速时发动机缸内未燃碳氢生成过程以及顶岸间隙和油膜对缸内未燃碳氢的影响，测量了起动和怠速过程活塞顶岸壁面和缸套壁面温度。根据测量结果，预测了起动过程顶岸间隙和壁面油膜处未燃碳氢生成量，发现顶岸和缸套壁温在发动机起动后（１５０～２００）ｓ时达到其稳定状态。起动后顶岸间隙和油膜处生成的碳氢量分别降低至其初始值的２／５和３／４。研究认为：热容量小的活塞能迅速减小顶岸容积和提高其内混合气温度，从而可减少起动期间缸内生成的总未燃碳氢量。

火花点火发动机压力循环变动的评价方法研究

分析比较了火花点火发动机循环变动的评价方法 ,并提出了用各个曲轴转角下的压力变动率曲线表示压力循环变动的方法。结果表明 ,平均指示压力的标准差及变动率是评定内燃机压力循环变动的最佳参数 ;各个曲轴下的压力标准差及变动率曲线可以清楚地表示出发动机工作过程中各个曲轴转角下的压力变动情况 ;进气过程中也存在压力变动 ,其压力变动率高于燃烧过程 ;

火花点火发动机燃用CNG/H_2混合燃料配合EGR的性能和排放研究

在一台火花点火天然气发动机上开展了不同掺氢比和EGR率下发动机性能和排放的试验研究。研究结果表明:引入EGR后发动机输出功率下降,但掺氢可以提高大EGR工况下发动机的输出功率。有效热效率随EGR率的增大呈现先升高后降低的趋势;小EGR率下,有效热效率随掺氢比的增加而降低,而大EGR率下,有效热效率随掺氢比的增大而升高。天然气掺氢后NOx排放增加,EGR引入使NOx排放降低,这种降低作用在大掺氢比下更显著。因此,相对于小EGR率工况,大EGR率工况下天然气掺氢表现出更好的性能和排放效果。HC排放随EGR率的增大而增加,随掺氢比的增加而降低。CO和CO2都随EGR率的增加变化不大,随掺氢比的增加而降低。研究表明,天然气掺氢结合EGR可实现火花点火发动机高效低污染燃烧,并能满足欧Ⅳ排放标准。

火花点火发动机未燃碳氢排放的研究

本文归纳了作者在攀登计划中所从事的研究工作，详细介绍了本课题的研究内容及研究成果，它包括火焰淬熄机理，狭缝与火焰传播，碳氢的形成机理和主要生成源，各主要生成源所占比例，碳氢预测模型，影响因素。

火花点火发动机的末端气体自燃及爆震的研究

本文介绍了火花点火发动机的末端气体自燃和爆震研究的结果。作者采用高速摄影方法，通过经改装的二冲程发动机气缸盖上的观察窗，拍摄了燃烧室内末端气体自燃和火焰传播，同时测取了气缸内三个不同位置处的压力曲线。实验结果表明，火花点火发动机的爆震是由末端气体自燃引起的。自燃一般是多点同时发生的，并在极短时间内使末燃混合气体全部燃烧。自燃通常会，但并不总是引起爆震。爆震是以缸内压力振荡的出现、碳烟的形成和爆震发生后产生气体的高速运动为特征的。

火花点火发动机燃烧室沉积物未燃碳氢排放的理论与实验研究

本文从实验和理论两个方面来系统地研究火花点火式发动机燃烧室沉积物处未燃碳氢排放浓度随冷却水温、发动机转速、节气门开度和点火提前角等运转参数的变化规律。对发动机缸内沉积物处未燃碳氢的生成过程和缸内、排气系统中未燃碳氢的氧化过程进行了模拟，对缸内沉积物未燃碳氢生成过程进行了详细的研究，找出了影响燃烧室沉积物处未燃碳氢生成量的关键因素。

天然气火花点火发动机循环变动的分析方法

通过单点电喷天然气发动机上的实验研究,分析了利用实测缸内压力和放热率曲线来分析研究点火发动机循环变动的各种方法,并阐述了各种方法的适用性以及不同表征循环变动的参数之间的关系。分析的结果指出:正常燃烧循环峰值压力(pmax)与其出现转角(φpmax)有良好得对应关系,混合气较浓时工况时pmax或φpmax的变动率比稀混合气时小;而平均指示压力(IMEP)与pmax的关系却不明显,因此当以发动机的动力性为主要研究对象时,不宜采用pmax作为循环变动的分析参数。为了综合考虑整个循环压力变动的特征,提出了对每个曲轴转角处压力变动都进行分析的方法,另外为了分析燃烧等容度变动,还提出了放热率型心位置变动率的概念,并指出放热率型心靠近上止点有利于提高IMEP。

进气道对火花点火发动机性能影响的试验研究

提高火花点火发动机缸内空气运动的滚流与涡流强度，可以增加燃烧室中的湍流强 度，加快火焰传播速度和燃烧速率，从而改善燃烧过程，提高发动机的动力性。通过对2气 门TJ376Q汽油发动机进行试验，设计了新型进气道。稳流试验台检测表明，所设计的新气道 涡流比、滚流比和流量系数比原气道都有较大提高，进气系统的流动特性得到改善，提高了 发动机的最大扭矩和最大功率输出。

火花点火发动机爆震燃烧的实验研究

本文介绍了采用高速摄影法对火花点火发动机爆震进行的实验研究,总结了各种因素对爆震的影响。实验结果表明,末端气体自燃点通常是多个同时发生,分布在末端气体的不同部位;自燃通常会但并不总是会导致爆震。爆震强度并不都取决于自燃时未燃混合气量的多少,而与自燃发生时末端气体的热力状态有关,自燃出现与爆震发生之间的时间间隔愈短,则爆震愈强;当爆震发生在上止点之后时,其随自燃发生的时刻接近上止点而增强。

火花点火发动机着火延迟期、燃烧持续期及NO_x排放的数值模拟预测

本文介绍了火花点火发动机着火延迟期、燃烧持续期及ＮＯｘ排放的数值计算方法，并结全准维湍流卷吸模型进行了数值计算。文中给出了准维模型的计算与试验结果，并分析计算了若干发动机运行参数对着火延迟期、燃烧持续期及ＮＯｘ排放和平均指示压力的影响。结果表明，根据准维模型建立的着火延迟期、燃烧持续期及ＮＯｘ排放计算式有较清晰的物理意义，对分析、理解火花点火发动机燃烧与排放形成有一定的参考价值。

用光纤信号对火花点火发动机爆震燃烧的测试研究

利用光纤传感器对火花点火发动机爆震燃烧进行探测研究，并与以往常规压力传感器的测量结果比较，探索光纤传感技术在燃烧及其爆震测控中应用的可行性。研究结果表明，对于爆震始点的判断，光纤传感器获得明显的提前，得以实现爆震预测和临界爆震状态识别，而且灵敏度和准确度均较高。它不但可实现爆震燃烧的探测，而且有利于实现其它多项燃烧特征及其多变性的测试。光纤传感器可成为电控技术中燃烧过程测控信号的重要手段。

火花点火发动机未燃碳氢预测模型

本文建立了火花点火发动机顶岸间隙、缸套壁面润滑油膜和缸内壁面积碳层处未燃碳氢生成和释放过程的预测模型以及缸内、排气管中未燃碳氢氧化模型，并利用模型预测了发动机排气未燃碳氢量。计算结果表明，本模型的预测结果能较好地与实验结果吻合。

火花点火发动机燃用含氧燃料对冷起动和怠速时未燃碳氢排放影响的实验研究

本文以在汽油中掺混不同体积百分比乙醇形成“模型”燃油的方法，研究了含氧燃料对火花点火发动机冷起动和怠速时未燃碳氢（ＨＣ）排放的影响。实验结果表明：燃油的挥发性和汽化潜热的大小对这两种工况的未燃碳氢排放有很大影响。掺混１５％（Ｖｏｌ）的乙醇能有效降低冷起动时的未燃碳氢排放。

轻油基燃料蒸发性及其对火花点火发动机性能影响研究

轻油基燃料蒸发性与普通车用汽油相比差别较大 ,必然影响火花点火发动机及汽车的性能。作者通过理论分析和试验研究证实 :轻油基燃料蒸发性好 ,可显著改善发动机低温起动、预热和加速性 ;在正常环境条件下 ,燃用 2号轻油基燃料的发动机及车辆不发生气阻 ;1、3号轻油基燃料由于蒸气压较高 ,在夏季使用时采用电动燃油泵或性能良好的机械式燃油泵 ,可消除气阻。

火花点火发动机燃烧室内温度场的实验研究

在实际点火发动机上 ,利用激光剪切法结合高速摄影 ,测取了大量燃烧室内干涉条纹图 ,获取了缸内燃烧的二维温度场 ,并估算出火焰传播速度 .从温度场可以看出 ,燃烧过程中缸内大致可分 3个区 :已燃区、未燃区和燃烧区 .燃烧区温度最高 ,温度梯度大 ;已燃区温度次之 ,梯度较小 ;未燃区温度最低 ,但梯度较大 .燃烧过程中 ,缸内的火焰面以近似球面向未燃区推进 ,火焰传播速度开始较小 ,随着燃烧的进行 ,迅速增大 ,达到一最大值后 ,逐渐减小 。

影响火花点火发动机碳氢排放因素的研究

综述了西安交通大学内燃机研究所在火花点火发动机未燃碳氢排放方面的研究成果，内容包括未燃碳氢的生成机理、影响因素、预测模型．详细提供了燃烧室狭缝、润滑油膜、燃烧室沉积物、燃油对发动机碳氢排放的影响。建立了冷启动和怠速时发动机缸内未燃碳氢的生成规律以及狭缝与火花点火发动机碳氢排放、动力性和经济性的关系。