电喷汽油机冷起动及冷态怠速的排放控制

为了改善电喷汽油机冷起动及冷态怠速运转(即暖车过程)性能,自行研制了基于高能双火花塞点火的快速燃烧系统.实验结果表明,基于高能双火花塞点火的快速燃烧技术有助于汽油机冷起动工况的快速点燃.同时,由于对称布置的双火花塞缩短了火焰传播距离,提高了着火的机会,加快汽油机可燃混合气的燃烧放热效率、在保证稳定燃烧的前提下,可以在暖车过程中实现较大的点火延迟,迅速提高排气温度,缩短三元催化剂的HC起燃时间,实现改善电喷汽油机冷起动及冷态怠速过程排放特性的目的.

发动机单双火花塞点火性能对比研究

在一台传统的四冲程摩托车发动机上进行了单火花塞和双火花塞点火性能的试验研究,通过对两种点火情况下压力传感器采集的气缸燃烧压力信号的比较分析。结果表明,采用双火花塞点火不但有利于发动机动力性能的提高,而且使发动机的循环变动率大大降低,明显改善了发动机的性能。

EGR对电喷LPG发动机燃烧过程及NO_x排放的影响

研究了EGR率的变化对LPG燃气在稀燃条件下的燃烧、排放以及循环变动率的影响。结果表明,基于高能双火花塞点火的快速燃烧系统可以加快LPG燃气的燃烧速率,有效地改善引入EGR的LPG发动机的快速燃烧过程。在整个有效废气再循环率(REGR)范围内LPG稀燃稀限得到较大幅度提高,同时抑制了发动机因高温而生成的NOx。同时,采用快速燃烧系统的最大REGR为8.11%,大于普通方式的5%;LPG燃烧过程的循环变动也得到有效控制。

双火花塞发动机性能的仿真分析

应用发动机三维性能模拟分析软件,计算出单火花塞点火发动机缸内循环工作压力,将其与实验值进行对比并修正,确定了合理的仿真参数。在此基础上,分别对单火花塞和双火花塞点火发动机的缸内燃烧状态和缸内循环工作压力变化趋势进行瞬态仿真对比,分析了双火花塞点火对发动机性能的影响。研究结果表明,双火花塞的火焰传播距离短、缸内燃烧迅速、最高爆发压力大,其最高爆发压力可提高4%以上。

双火花塞点火汽油机轻度分层混合气生成过程的数值模拟

在JS183FMQ大排量全地形摩托车用汽油机结构的基础上，进行双火花塞点火（DSI）燃烧系统的改造，对该DSI汽油机闭阀喷射模式和开阀喷射模式下燃油喷射及混合气形成过程进行了数值模拟。结果表明，闭阀喷射模式可以确保缸内均质混合气的充分生成；而开阀喷射模式能形成不同程度的混合气分层状态。对开阀喷射模式的进一步研究表明，调整喷油正时使先期燃油组分于气阀开启阶段直接喷入缸内，而部分后期喷射燃油组分存留于气道与空气充分混合生成均质混合气，可形成较为理想的缸内混合气轻度分层状态；结合涡流运动的强化和DSI的采用，这种组合喷射模式具有实现缸内轻度分层稀薄燃烧的可行性。

摩托车双火花塞点火技术分析与应用

目前,国产摩托车发动机的机内净化方案主要是精调化油器或采用电控喷射技术,通过精确控制空燃比降低原机排放,但随着排放法规的不断加严,原机排放还需要继续优化,降低冷启动阶段的排放是进一步降低摩托车发动机原机排放的重要环节。在一台国产电喷摩托车上,通过改造缸头和点火系统,实现了双火花塞点火,并研究了摩托车在ECER40排放循环下的发动机尾气排放特征。研究结果表明,双火花塞点火系统配合点火提前角优化,可明显降低摩托车启动初期的HC/CO排放,但NOx排放略有上升。

汽油机双火花塞轻度均质稀燃特性的测试分析

在单火花塞均质预混燃烧室结构的基础上增设双火花塞点火系统,通过改造电控燃油喷射系统实现了双火花塞轻度均质稀燃模式的稳定运行。通过设置双火花塞化学当量比（过量空气系数λ为1）、双火花塞轻度均质稀燃（λ为1.1）和单火花塞化学当量比（λ为1）的状态,测试了双火花塞对轻度均质稀燃过程及其燃烧特性的影响。研究表明：双火花塞在加速缸内稀燃的总体效应主要体现在10%~50%累积燃烧放热的前期燃烧期;轻度均质稀燃（λ为1.1）状态的双火花塞燃烧放热和循环变动特性仍明显优于单火花塞化学当量比状态;在低负荷非稳定燃烧工况,双火花塞在加速缸内燃烧过程、减小循环变动率和提高燃烧稳定性的效果上更加突出。台架测试表明：在稀燃运行区域,双火花塞轻度均质稀燃模式的燃油经济性较单火花塞化学当量比燃烧模式提升了3%~6%,并有助于降低有害物的排放。

SI/HCCI双燃烧模式汽油机火花塞离子电流检测装置的研究

为了研究离子电流信号在HCCI燃烧负荷拓展控制中的应用,研制了一套用于SI/HCCI双燃烧模式下离子电流检测装置,检测出两种模式下的离子电流信号,取得了满意的效果。研究表明离子电流信号能够良好地指示实际燃烧过程,如燃烧定时、非正常燃烧等,可为HCCI燃烧控制提供非常重要的信息。

对置活塞二冲程汽油机燃烧过程组织研究

燃烧室形状不仅反映混合气的分布,而且与火花塞位置的匹配决定了火焰前锋面位置和火焰传播距离。分别针对平顶活塞配合单、双火花塞点火和凹坑活塞配合单火花塞点火3种方案,通过三维CFD软件AVL-Fire模拟了对置活塞二冲程汽油机燃烧室形状和点火方式对燃烧过程的影响。结果显示,缸内燃烧速度主要由湍流燃烧速度决定,湍流燃烧速度相对层流燃烧速度提高10倍以上。采用平顶活塞配合单火花塞点火时,火焰发展期的湍流燃烧速度明显较低;同时火焰传播距离较长,不利于快速组织燃烧。采用凹坑活塞方案在减小燃烧室面容比的同时,可增强缸内湍动能促进火焰传播。凹坑活塞的燃烧过程较快,相比平顶活塞缸内压力峰值增加16.1%且提前6°CA,爆震反应率降低44.3%。

EGR对电喷LPG发动机快速稀薄燃烧的影响

文章介绍了废气再循环(EGR)对电喷LPG发动机快速稀薄燃烧的影响。研究结果表明,EGR的应用,对稀薄燃烧稀限及发动机燃烧特性都有较大的影响。本研究开发的基于高能双火花塞点火的快速燃烧系统可以加快LPG燃气的燃烧速率,有效地改善引入EGR的LPG发动机的快速稀燃过程。

摩托车双核点火器设计

介绍了一种摩托车发动机双核点火器的设计原理、电路结构、程序特点;点火器采用单片机技术,能按预定的两条最佳点火提前角曲线控制双火花塞发动机点火,提高了发动机性能。

对置活塞二冲程汽油机燃烧特性试验

通过对置活塞二冲程缸内直喷汽油机进行原理样机燃烧特性试验,研究了对置活塞运动相位差、扫气压力、点火正时和点火方式等对燃烧过程和整机性能的影响规律.对置活塞二冲程汽油机缸内放热规律试验结果与传统汽油机一致,可分为火焰发展期、快速燃烧期和燃烧后期.对置活塞运动相位差过小会导致缸内扫气效率较低、残余废气量较高,不利于燃烧过程的组织;同时,对置活塞相对运动速度过快会导致内止点过后气缸工作容积变化率较大,缸内压力和温度下降较快.对置活塞运动相位差为15°,CA时,可有效改善扫气过程和燃烧组织.随着转速的升高,需要提高扫气压力,在提高扫气效率的同时增加混合气质量,提高燃烧速率.扫气压力为0.12,MPa时可兼顾中、高转速下缸内扫气过程和燃烧组织.对置活塞采用平顶结构时,需要配合双火花塞对置点火且点火提前角为20°,CA,可保证中、高负荷具有最高的指示热效率.

基于Fluent的天然气燃烧特性研究

通过控制变量设计试验方案,研究定容燃烧弹内的预混燃烧特性以及火花塞数量和布置方式对天然气预混火焰传播性质的影响。利用Fluent软件对各方案进行数值模拟计算,计算结果表明,天然气预混燃烧速率比汽油小,采用双火花塞布置可有效提高燃烧速率,缓解天然气发动机动力性不足,为天然气速燃技术的进一步研究提供理论基础。

双火花塞小型内燃机燃烧过程数值模拟

以某小型汽油发动机为对象,在其基本结构的基础上进行双火花塞改造。建立了三维几何模型,并对进气、压缩和燃烧的过程进行了三维瞬态数值模拟。结果表明,采用双火花塞后放热率增大,缸内峰值压力对应的曲轴转角提前,缸内平均温度增大,提高了燃烧效率;NOx的排放略有增加,但依然满足相关排放法规。采用双火花塞后可在一定程度上抑制爆震,因此可以采用更大的压缩比进一步提高发动机效率。

点火顺序对双火花塞生物质气发动机燃烧性能影响研究

为研究不同点火顺序条件下双火花塞生物质气发动机异步点火缸内燃烧特性,建立了CFD模型,进行仿真计算分析。结果表明,在额定转速额定功率条件下,周围湍动能较大的火花塞先点火时,缸内燃烧速度快,燃烧持续期短,指示热效率高。

稀薄燃烧发动机改型设计及燃烧特性仿真

为了提高某稀薄燃烧发动机的燃烧性能,文章对其燃烧室进行优化设计,同时将单火花塞点火(single spark ignition,SSI)改造成双火花塞点火(dual spark ignition,DSI)。运用三维仿真软件CONVERGE软件对燃烧室的缸内流场和燃烧过程进行模拟分析,结果表明:优化后的发动机有更大的燃烧爆发压力、双火花塞发动机的燃烧速度更快、累计散热量小于优化前、燃烧性能优于原机。

基于双火花塞点火策略的活塞式航空煤油发动机爆震控制

在一台650mL单缸活塞式航空发动机上,针对双火花塞点火方式对活塞式航空煤油发动机的爆震控制进行了试验研究。结果表明:采用两个火花塞同步点火,且将点火提前角推迟可以有效的抑制爆震,同时燃烧放热率幅值逐渐降低,整体燃烧相位逐渐推迟;采用双火花塞异步点火随着点火提前角点火相位差的增加,爆震强度逐渐降低,通过匹配主火花塞点火提前角与副火花塞点火提前角可进一步提升发动机的动力性。

不同当量比下单双点火对天然气燃烧特性的影响

针对大缸径天然气发动机存在的燃烧速度慢、排温高、热负荷大、易爆震等问题,设计了一套适用于双火花塞点火的可视化定容燃烧系统。结合快速燃烧技术和自然火焰发光法,通过改变燃空当量比,在定容燃烧弹上进行了一系列天然气燃烧的可视化试验,并借助高速摄像机采集缸内动态燃烧过程图像,利用MATLAB数字图像处理技术,对比分析了单双火花塞点火对火焰传播过程、缸内燃烧压力、燃烧持续期等的影响。研究结果表明:在不同燃空当量比下,与单点火相比,双点火均能够缩短火焰传播距离,加快缸内燃烧速度,缩短火焰发展期和主燃烧期,从而提高燃烧的热效率。尤其对天然气稀薄燃烧时效果非常明显,可以有效抑制失火、爆震现象发生,拓宽稀薄燃烧极限,利于燃烧稳定和降低排放。