超高滚流对高热效率汽油机燃烧过程影响研究

以某自然吸气高压缩比直喷汽油机为研究对象,利用一维软件和三维软件对汽油机的工作过程进行了数值模拟,探究了超高滚流进气系统在高热效率燃烧系统中对燃烧性能的趋势性影响。研究中设计了三款不同滚流比气道和四种计算方案,对不同计算方案的瞬态滚流比、瞬态湍动能、缸内速度场、当量比分布、放热率和缸内平均压力等进行了对比分析。研究结果表明:滚流比的大小影响缸内混合气的分布和湍动能的强度,较强的滚流比可以将更多能量保留到上止点附近,提高点火时刻缸内平均湍动能,从而影响缸内燃烧,进而影响发动机的性能;带凹坑的活塞形状设计可以使湍动能在不同滚流比下都保持在相对中心位置,使火花塞处在湍动能较高区域,有利于点火之后火焰的迅速传播;在此燃烧系统中,滚流比增大到一定程度后,缸内的平均压力峰值难再提高,对性能的增益已接近极限,过高的滚流比对发动机性能的提升已无明显作用。

进气充量温度对汽油机性能影响程度的研究

通过发动机台架,分别对一台自然吸气进气道喷射(NA-PFI)汽油机和一台涡轮增压缸内直接喷射(TGDI)汽油机进行了外特性试验,研究进气充量温度对不同类型汽油机动力性和经济性的影响。试验结果表明:增加进气充量温度,NA-PFI汽油机的动力性下降。当进气充量温度由25℃增加到60℃时,在汽油机转速高于4 000 r/min区域,外特性平均有效压力的降低幅度达到10%。适当提高进气充量温度会提高NA-PFI汽油机的经济性,但进气充量温度过高会导致NA-PFI汽油机的经济性恶化。对于TGDI汽油机,增压能够补偿由于进气充量温度增加所引起的进气量损失,导致进气充量温度对TGDI汽油机动力性和经济性的影响均不是很明显。

天然气-柴油双燃料内燃机燃气供给及喷射控制系统的设计

我们提出了一种天然气-柴油双燃料内燃机燃气供给及喷射控制系统,此系统是在6240型柴油机的基础上增加一套天然气的燃气供给与喷射系统,并通过机械加工和传感器、执行器的配套改造而完成的双燃料多点喷射方式的内燃机系统。通过双燃料发动机电控仿真平台模拟了系统控制过程,最后基于6240型天然气-柴油双燃料机车内燃机进行了不同工况下的大量试验,与纯柴油内燃机相比,不但保持了良好的动力性能,还提高了能效性、经济性和排放性,具有良好的市场前景。

小排量增压天然气发动机的燃烧特性

为在不影响发动机性能指标的前提下,减少尾气中的二氧化碳和其他气体污染物排放,开发了一款由小型增压汽油发动机经过二次开发而成的压缩天然气(CNG)气道喷射(PFI)点燃式发动机。定量分析了小型增压天然气发动机的燃料性能优势,降低爆震强度,优化了压缩比,提高了燃烧效率。爆发压强控制在12 MPa以下,最大扭矩为180 Nm;在转速为3 000 r/min时,该天然气发动机的扭矩与原型机处于同一水平。当采用优化后的压缩比应用于CNG模式时,有效热效率达到了38%。因此,与汽油相比,CNG模式能够令二氧化碳排放减少24.2%,里程燃油成本节省46.4%。