用双色法研究进气道喷射乙醇柴油引燃时的燃烧过程

利用高速彩色CCD摄像机的3个单色通道信息进行了双色法计算温度和KL因子的可行性研究,并用乙炔火焰对计算结果进行了验证,讨论了不同双色组合对测试精度的影响。在一台可视化发动机上对进气道喷射乙醇柴油引燃时的燃烧过程进行了分析,结果表明:随着乙醇喷入量的增加,燃烧火焰面积减小,温度及代表碳烟浓度的KL因子也相应下降,说明乙醇对柴油燃烧过程中碳烟的生成有抑制作用。

柴油温度对燃烧火焰温度和碳烟生成的影响

通过定容燃烧弹,采用双色法研究不同柴油温度对冷起动过程中燃烧火焰温度和碳烟生成特性的影响,获取缸内燃烧火焰温度分布和表征碳烟分布的KL因子.结果表明:在喷油后3.5~6.0 ms的燃烧稳定时期,柴油温度为40℃的火焰中大于2200 K的区域约占60%,柴油温度为20℃的火焰中大于2200 K的区域约占55%,柴油温度为0℃的火焰中大于2200 K的区域约占40%.随着柴油温度的降低,柴油蒸发吸热量增加,局部范围内温度下降,使火焰高温区面积减小,火焰温度总体降低.在燃烧稳定的时期,柴油温度为40、20和0℃时,KL因子大于0.9的碳烟较多的区域分别占60%、50%和40%.随着柴油温度降低,着火滞燃期增加,油、气混合的时间增长,局部空燃比更大,导致KL因子随着柴油温度的降低而减小.

掺混PODE对汽油–柴油双燃料发动机燃烧及碳烟生成特性研究

本文针对清洁燃料替代传统燃料,在光学发动机上,利用高速成像技术结合双色法采集了柴油掺混聚甲氧基二甲醚(PODE)-汽油反应活性控制压燃模式下的缸内燃烧特性及碳烟生成过程。试验结果表明:相同预混比下随着PODE的掺混增加,缸内压力峰值、放热率峰值、压力升高率都随之降低,着火延迟期延长,燃烧持续期增加,燃烧相位后移,燃烧趋于平缓。在预混比为50%时,直喷P20D80及P50D50的单循环燃烧总放热量分别为直喷P0D100总放热量的97.89%和95.39%,单循环碳烟生成总量分别为直喷P0D100的55.22%和36.55%,碳烟高温区域分别减少了52.9%和73.32%,碳烟平均温度的稳定值分别降低了6.65 K和20.25 K,碳烟平均KL因子的稳定值分别降低了10.35%和16.12%。相较而言P50D50作为直喷燃料既能保证较高燃烧热效率,又能有效抑制碳烟的生成。

基于火焰发光法的煤基合成燃料燃烧及碳烟生成历程研究

在一台改造的光学发动机上,利用高速摄影技术获取缸内燃烧火焰形态,应用双色法计算火焰温度和碳烟KL因子的分布,试验研究煤基合成柴油(CTL)及其含氧混合燃料对发动机燃烧过程及碳烟生成历程的影响规律。研究表明,在CTL中掺混含氧燃料后,滞燃期延长、燃烧持续期缩短,火焰面积、火焰自然发光度明显减小,燃烧温度降低且温度梯度减小,碳烟KL因子也随之减小。对于含氧量相同、不同分子结构的D05和B15燃料,B15火焰自然发光度与火焰面积相对于D05均大幅度下降,温度场分布更加均匀。由于正丁醇与DMC分子键合形式的不同,在CTL中掺混分子中含OH基的正丁醇对于碳烟KL因子的降低效果优于掺混DMC。

乙醇汽油/加氢催化生物柴油双燃料发动机着火燃烧及碳烟生成特性研究

本文针对高低活性替代燃料,在光学发动机上,采用双色法和高速成像法开展了乙醇汽油加氢催化生物柴油反应活性控制压燃模式下着火燃烧及碳烟生成特性的可视化研究。试验表明:在预混能量不变的前提下,随着乙醇掺混汽油比例的增加,缸压峰值、火焰面积、自发光火焰最大光强逐渐减小,燃烧相位推迟,缸内的平均温度降低,局部空燃比更大,燃烧进行的更加平缓。预混E10、E50与E100每循环燃烧效率为预混汽油的95.3%、94.8%与85.1%,对应的KL因子总量最大值为预混汽油的71.0%,40.3%与32.9%,可见预混汽油可以展现出良好的燃烧特性,但碳烟生成量较高,预混E100可以很好地抑制碳烟的生成,但高汽化潜热以及对应主燃烧过程位于活塞下行行程使得E100燃烧特性较差,而燃用E10与E50在抑制碳烟生成的同时可以保证和汽油相当的燃烧特性。