火花点火式天然气发动机燃烧系统的研究

本文介绍了天然气发动机预燃室燃烧系统的研制过程，新设计的燃烧系统工作可靠，性能优良。试验结果表明：预燃室内混合气着火稳定、火焰传播迅速；主燃室燃烧速度高、持续期短、无后燃现象，整机性能比原机有较大提高。

火花点火对缸内直喷汽油机HCCI燃烧的影响

实现汽油机均质混合气压燃(HCCI)的难点是着火控制。在缸内直喷汽油机上实现了HCCI燃烧,研究了火花点火对HCCI燃烧特性的影响。结果表明,HCCI燃烧方式较火花点火(SI)火焰传播燃烧方式放热速率快,热效率高,NOx 大幅度降低。在HCCI临界状态时,火花点火有助于提高燃烧稳定性,抑制失火和爆燃,降低循环波动;当火花点火时缸内温度远超过临界着火温度时,火花点火对HCCI燃烧影响不大。火花点火在SI/HCCI燃烧模式切换工况时,能提高瞬态过渡平顺性。

火花点火式变组分煤层气发动机的工作稳定性和排放特性

介绍了火花点火式变组分煤层气发动机的主要设计过程。通过发动机台架试验,在不同点火提前角、不同甲烷浓度和不同压缩比时对该发动机的起动、怠速稳定性和排放特性进行了分析。结果表明,变组分煤层气发动机起动、怠速稳定,带负荷工作可靠。通过控制合适的空燃比,可以适应甲烷浓度大范围变动的煤层气燃烧。未燃HC和CO排放量随负荷、甲烷浓度增加而降低;NOx排放量随负荷、甲烷浓度增加而增加。

火花点火激发均质压燃(SICI)组合燃烧的试验研究

均质混合气压燃(HCCI)燃烧高负荷拓展是内燃机燃烧领域的一个难题。在缸内直喷汽油机(GDI)上采用EGR,火花点火和可变配气技术来控制缸内混合气形成和燃烧,实现了3种燃烧方式:HCCI、火花点火激发均质压燃(SICI)组合燃烧方式、火花点火(SI)燃烧方式,研究了不同EGR率和点火提前角对SICI燃烧排放特性的影响。结果表明,汽油SICI组合燃烧方式呈现明显的两阶段燃烧特性,调整点燃放热比例可以实现HCCI燃烧向高负荷拓展(最大平均有效压力为0.82 MPa),同时能获得较低的NOx排放和高的热效率。

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.

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.

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。

天然气掺氢火花点火式发动机排放性能研究

在一台天然气掺氢的火花点火发动机上,研究了掺氢比和过量空气系数对发动机排放性能的影响.结果表明,在掺氢比一定时,过量空气系数对HC、CO、NOx和CO2排放有较大的影响.在相同过量空气系数下,随着掺氢比的增加,HC排放量有所降低,特别是稀燃下的HC排放量大幅降低.NOx排放量随掺氢比的增加而增加,而CO2排放量随掺氢比的增加而减少.掺氢后,发动机的稀燃极限有所提高,稀燃条件下发动机的HC、CO、CO2和NOx的排放量比较低.

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 ;

火花点火发动机爆震燃烧特性的研究

本文介绍了采用高速摄影法和同步记录气缸压力示功图，对火花点火发动机爆震燃烧特性进行的实验研究。实验结果表明，爆震起因于末端混合气的自燃。爆震时末端气体急剧放热而形成压力波，导致爆震所特有的压力振荡。压力波传播速度越快，振荡频率越高，爆震也越强。压力振荡的能量主要集中在少数几个频域内，且越集中于高频区域，爆震越强。同一循环燃烧室内不同空间位置的压力状况各不相同，同一工况的不同循环间爆震的特征参数也不相同，反映了爆震时压力波传播的复杂性。因而对爆震工况进行评价时，应该考虑多个循环的综合影响。

四气门火花点火式发动机缸内的空气运动

在倒拖工况下对四气门火花点火式发动机缸内空气运动进行了实验研究和分析 .采用加长活塞结构及透明活塞顶 ,利用激光多普勒测速仪 (L DA) ,分别对气缸轴线上、燃烧室内和气缸上部两个平面上的速度进行了测量 ,结果表明 :在进气过程中 ,缸内产生了双涡结构 ;在压缩过程初期 ,由于从进气门流向排气门侧的滚动涡旋逐渐增强 ,而另一侧的反向涡旋逐渐减弱 ,形成了单一大尺度的滚动涡流 ;在压缩过程中后期 ,滚流经历了加强、衰减、变形和破碎的过程 .

火花点火式沼气发动机高效燃烧的研究

国内对火花点火式沼气发动机的研究甚少，生产的沼气发动机在运行中出现热负荷高、可靠性与经济性差的问题．本文从分析沼气燃烧特点出发，提出了改善火花点火式沼气发动机性能的快速燃烧方法，并开发出具有风扇形燃烧室的新型快速燃烧系统。

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。

瞬态等离子体点火和火花塞点火起爆过程的对比研究

为了研究瞬态等离子体点火起爆脉冲爆震发动机的可行性,设计了适用于脉冲爆震发动机的瞬态等离子体点火器,并对瞬态等离子体点火和火花塞点火的放电过程进行了对比,瞬态等离子体点火器具有更大的点火面积。在此基础上,以甲烷气为燃料,对瞬态等离子体点火和火花塞点火的爆震起爆过程进行了二维数值模拟研究,数值模拟结果表明,采用等离子体点火起爆过程引发爆震所需的爆燃到爆震时间和距离比火花塞点火起爆过程缩短了64%和22%。

火花点火式发动机未燃碳氢形成机理及影响因素的研究

详细阐述了火花点火式发动机气缸内未燃碳氢排放的主要生成源和形成机理，并测量了不同运转参数下火花点火式发动机的碳氢排放。

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。

火花点火式天然气发动机的研制

由于石油资源的逐渐枯竭和排放法规的日益严格 ,使天然气发动机在全世界得到广泛地发展。文章介绍了由柴油机改制成火花点火式天然气发动机的主要设计过程 ,分析了此类型发动机在改制过程中应注意的几个问题 ,介绍了 412 5天然气发动机的改制特点 ,通过发动机台架试验 ,讨论了该发动机的工作特性 ,其结果是令人满意的。