基于缸内压力振荡的冷EGR对汽油机爆震特性的影响

基于内燃机缸内压力波动方程研究了冷废气再循环(EGR)对汽油机爆震特性的影响.由KIVA-3V燃烧程序的三维流场推导出内燃机缸内压力波动方程,并分别从均值压力和波动压力角度来讨论冷EGR对汽油机爆震的影响规律.分析了不同冷EGR率下燃烧室温度、均值压力和波动压力等燃烧特性.结果表明:随着冷EGR率的增加,缸内燃烧温度、压力升高率大大降低,燃烧持续期明显增加;同时,缸内压力波动幅值明显降低而均值压力变化不大,可见引入适当的冷EGR率对汽油机高频压力振荡有很好的抑制作用.最后,对缸内压力波动进行频谱特性分析,探讨了燃烧室空腔共鸣和发动机爆震之间的关系.     

发动机示功图试验中的数据采集软件开发

示功图既是研究和判断内燃机工作状态、基本性能参数计算及放热规律分析的重要依据,又是反映燃烧过程数学模型精确程度的评价标准。基于Labwindows/CVI软件开发了示功图软件,使用高速多通道采集卡、压电式气缸压力传感器、放大器和角编码器,利用虚拟仪器的方法实现示功图的采集。完成了采集界面的设计、采集中的AD转换、多通道数据的高速采集和处理并最终实现波形的显示。经程序测试可以实现包括汽缸压力和角编码器信号等多通道的采集、示功图的显示功能。     

基于PLC和MFC的单柱液压机压力测量系统设计

为了在单柱液压机冲压过程中实现监测反馈信号,判断系统工作状态、修正控制动作等要求,设计了以PLC和MFC为核心的单柱液压机压力测量系统。PLC负责实现单柱液压机的冲压过程、压力上下限设定、压力信号采集处理、判断及显示等功能;上位机采用基于VC++6.0编程环境下的MFC类库进行开发,对系统的运行状态进行实时监控,并将采集到的数据存储在Excel中,实现了监、管、控一体化。     

内燃机动态压力测量误差的探讨

讨论在使用压电传感器测量内燃机有关动态压力时,产生误差的原因及影响误差的各主要因素。给出了在单缸柴油机S195上的测量实例,对幅值(压力)误差作了定量分析。     

pi仪在内燃机特性研究中的应用

通过精确测量内燃机平均批示压力ｐｉ值，找出ｐｉ值与上止点之间线性关系，以及内燃机整个工作过程和转速突变工况的ｐｉ的值的变化规律。     

内燃机试验台架智能专家系统

系统由内燃机试验台架的构建和内燃机故障诊断专家系统两部分组成．内燃机试验台架部分包括内燃机参数的采集和控制，如压力、温度、转速等，以及对这些参数的处理．内燃机故障诊断专家系统部分则是利用试验台架采集的数据进行实时智能故障诊断，并给出应采取的措施和方法．     

内燃机示功图的曲线拟合修正研究

内燃机示功图含有与内燃机性能相关的丰富信息,它不仅可以反映内燃机的热力转换过程和工作状态,而且可以获得各缸平均指示压力、指示功和最高爆发压力等重要性能指标.但是在内燃机设计阶段绘制示功图的时候,循环各主要阶段的多变指数都需要合理地设定,并且各阶段曲线需要平滑顺接起来,尤其是在最高爆压处的曲线拟合要求更为严格.通过对三种曲线拟合方案进行对比,最终选择三角函数作为内燃机急燃期阶段的拟合曲线函数.     

抽风率对旋风分离器主要性能参数的影响

根据冷模试验结果，探讨了抽风率对压力损失、分离效率与切割粒径等旋风分离器的主要性能参数的影响，分析了造成这种影响的原因，从而可为开发新型的旋风分离器提供参考。     

基于实测数据的汽油机无进气节流损失的节油潜力研究

对比Otto循环与Atkinson循环,从理论上分析了后者在无节气门节流损失时发动机的节油潜力及原因,提出评定节油率的相关参数为泵气损失能耗比与泵气损失消除率;推导出节油率的计算公式;进行发动机台架试验,测量计算节油率所需要的相关参数.基于理论推导与实测数据计算得到发动机万有特性上Atkinson循环的节油潜力MAP图,并对其进行评定,得出节油效果好、实际应用性强的发动机工况区域.结果表明:当转速不超过3 000 r/min和平均有效压力不超过0.3 MPa时,节油率都在14％以上.     

均质压力对搅打鲜奶油品质的影响

为探讨制备工艺与搅打鲜奶油品质之间的内在关系，利用激光粒度分布仪研究了均质压力对搅打鲜奶油乳状液制备过程中脂肪球粒度分布的影响规律，采用SPSS13，0分析了搅打充气过程中脂肪球粒度分布和脂肪部分聚结率及搅打起泡率之间的关系．结果表明：均质压力越高（20～60MPa），脂肪球粒径越小；在搅打充气过程中，脂肪部分聚结率随均质压力升高而增加；均质压力为60MPa的搅打鲜奶油的搅打起泡率最小，均质压力为50MPa时搅打起泡率最大，搅打鲜奶油的最适均质压力为40～50MPa．     

LNG发动机低速工况下瞬态燃烧过程试验研究

对一台增压、液化天然气(LNG)发动机低速工况下的瞬态过程进行连续检测,将实测的瞬态缸压曲线进行二次处理,得出表征缸内燃烧过程的特征参数,在此基础上剖析了诸多瞬态燃烧特征参数的内在联系以及对LNG发动机性能的影响.结果表明,50%燃烧点位置随循环数变动范围约为5 oCA,其波动主要是由燃烧始点的变化引起的,50%燃烧点和燃烧始点的峰值(或谷值)相互对应;50%燃烧点的峰值对应着最高压力升高率和最高爆发压力的谷值,反之则相反.10%~90%燃烧持续期的变化范围为30~45 oCA,它随循环数上升是导致LNG发动机IMEP和NMEP下降的主要原因之一.燃烧特征参数的波动,主要归咎于燃烧始点的不稳定.实现对燃烧始点的精准控制,是保证LNG发动机在低速高增压瞬态过程具有较好工作稳定性的前提.     

内燃兰金循环发动机爆震控制试验

基于一台改造的双缸柴油机,结合自行开发的进气及缸内高温水喷射系统,针对高压缩比、高氧浓度下内燃兰金循环发动机爆震工况开展试验研究.结果表明,与空气进气相比,高氧浓度进气会导致爆震出现,通过对缸内压力进行傅里叶变换和带通滤波后得到的爆震强度可达0.26 MPa.在爆震工况下结合缸内高温高压水喷射策略,可以有效抑制爆震强度,维持缸内燃烧过程稳定,与此同时,高温高压水吸热蒸发汽化,有效提高系统热效率.     

利用小波分析技术研究燃烧压力高频振荡

为研究内燃机缸内压力高频振荡的机理以及压力高频振荡对燃烧噪声的影响，利用小波分析提取缸内压力高频成分，确定缸内压力高频振荡出现的范围．用有限元方法计算不同曲轴转角下对应燃烧室空腔声模态，用声响应法测量不同曲轴转角下燃烧室空腔声模态，并对计算值和测量值进行比较和修正．对实测的缸内燃烧压力信号进行了分析．有限元计算结果与模态试验结果较吻合，声模态修正后的结果能很好地解释缸内燃烧压力高频振荡．研究表明，缸内燃烧压力高频振荡是燃烧室空腔共振引起的，燃烧压力高频振荡是影响燃烧噪声的重要因素．     

喷油器喷孔积碳对柴油机燃烧特性影响研究

使用光学电子显微镜,对比分析了新喷油器和积碳喷油器的喷孔形貌。图像表明:喷油器喷孔积碳后,喷孔出口有明显的不规则积碳,喷孔圆度发生变化,喷孔结构改变;喷孔内部粗糙度增大,有少量不规则积碳。利用单缸柴油机试验台架,分别使用新喷油器和积碳喷油器进行了外特性燃烧试验,分析了燃烧特性的变化规律。试验结果表明:喷油器喷孔积碳后,柴油机功率、扭矩下降,小时油耗、燃油消耗率增大,发动机动力性、经济性下降;由于积碳影响雾化质量,导致燃烧状况变差,缸内压力有所下降,同时造成滞燃期增长,预混合燃烧阶段放热量增多,压升率与放热率峰值明显增大,燃烧过程粗暴,排气温度升高。     

内燃机的活塞设计

介绍了内燃机活塞设计的方法和原则。通过对温度场计算和温度应力、机械应力的计算以及二者叠加的综合应力的分析,解释了活塞设计中的关键问题,为内燃机的活塞设计提供了一种实用的设计方法。     

EGR对柴油机燃烧影响模拟

 废气再循环（EGR）作为控制缸内NOx生成的一项技术已广泛应用在现代直喷柴油发动机上。但EGR对氮氧化合物（NOx）、碳烟（Soot）排放的影响原因尚未被完全理解。为了全面分析EGR的特性,建立了基于GT-POWER的柴油机仿真模型。根据柴油机的基本结构,该模型为带有EGR系统的增压直喷柴油机一维流体动力学循环仿真模型。在分别固定进气压力和空燃比两种情况下,对EGR影响柴油机燃烧的特性进行了研究。结果表明,在恒定进气压力和EGR温度的情况下,随着EGR率的升高,缸内压力升高率减小,最高缸内爆发压力降低,燃烧放热始点推迟,燃烧峰值放热率升高。EGR导致Soot升高燃油经济性降低。在恒定进气空燃比和EGR温度的情况下,随着EGR率的升高,缸内压力的升高使燃烧放热始点提前,废气的惰性气体特性延缓燃烧成为次要因素。EGR的加入使燃烧恶化放热率降低。缸内的燃烧温度降低,减少了NOx的生成。小EGR率可以改善Soot的排放情况。所以在不同的边界条件下引入EGR的作用不同,在EGR控制策略中,利用控制进气空燃比的EGR控制方法并没有完全利用EGR特性,应该形成分别控制空气质量流量和EGR率的气路控制策略。在恒定EGR率的情况下,EGR温度的升高缩短了燃烧滞燃期,燃烧始点提前放热率峰值降低。最终缸内气体温度升高,NOx排放升高,Soot有轻微的改善,表明为了更好控制EGR系统,应对EGR温度进行控制。     

均质压燃的燃烧循环变动试验

为研究均质压燃的燃烧循环变动规律，在单缸发动机上进行了不同辛烷值燃料的均质压燃试验．结果表明，在恒定的平均指示压力下循环变动随辛烷值的增大而增大，在恒定的辛烷值下循环变动随平均指示压力的增大而减小；对于高辛烷值燃料，转速对循环变动的影响非常明显，尤其在较高转速时，循环变动随转速的升高急剧增大；在不发生爆震的情况下，燃烧效率、指示热效率以及HC和CO排放随循环变动的减小而改善，而NOx排放几乎没有变化，但一旦出现爆震情况，则指示热效率降低，NOx排放急剧升高．     

正庚烷均质压燃燃烧特性和排放特性的实验研究

为进一步了解高十六烷值燃料均质压燃的燃烧特性和排放特性，以正庚烷（n-heptane）为燃料，在一台改装的单缸直喷柴油机上进行正庚烷均质压燃台架实验．结果表明，正庚烷在均质压燃模式下表现出明显的双阶段着火特性；随着混合气浓度增大，缸内最大爆发压力和燃烧放热率峰值升高；随着发动机转速升高，燃烧放热率峰值先降低后升高，高转速的缸内最大爆发压力降低；当废气再循环率增大，缸内最大爆发压力和燃烧放热率峰值均降低，废气再循环使正庚烷均质压燃的运转工况范围向大负荷工况扩展，废气再循环率为75％正庚烷均质压燃运转的最高平均指示压力为0．41MPa．排放测试表明，正庚烷在均质压燃模式下的氮氧化物排放接近零，且可以实现无碳烟排放，但碳氢化合物和一氧化碳排放较高．     

柴油机燃烧模式切换过程燃烧特性变化试验

为研究柴油机在传统燃烧与低温燃烧的燃烧模式切换过程中,如何识别缸内当前所处的燃烧模式,以及不同喷油参数在不同的燃烧模式对燃烧特性参数的影响,在一台高压共轨柴油机1 500 r·min-1、30%负荷下采用燃油单次喷射、调节EGR率方式实现燃烧模式切换并进行了试验研究.结果表明,EGR率从0增加到55%,缸内燃烧起点位置稍有后移,但变化不大,当EGR率超过45%后,缸内开始进入低温燃烧模式,瞬时放热率曲线初始上升过程,由于冷焰反应持续期增加导致出现的二阶段滞燃,可以作为识别当前的燃烧模式的特征,控制缸内燃烧模式;喷油相位从-14°CA ATDC推迟到-7°CA ATDC,对传统燃烧模式滞燃期和燃烧持续期的影响较小,但对低温燃烧的燃烧持续期影响较大,同时,当喷油相位推迟到-7°CA ATDC时,缸内接近失火;喷油压力从75 MPa提高到140 MPa,在传统和低温燃烧模式均可以改善发动机的油气混合程度,缸内最大爆发压力及瞬时放热率峰值增加,指示热效率有所增加,但幅度变化不大.      

火花辅助对多缸汽油机HCCI燃烧及排放的影响

采用优化动力技术手段,利用发动机冷却水和排气余热加热进气,在多缸汽油机上实现了均质混合气压缩(HCCI)燃烧,研究了火花辅助点火对HCCI燃烧及其排放特性的影响.结果表明：当进气温度未达到HCCI稳定燃烧条件时,火花辅助有助于HCCI燃烧,并可增大平均指示压力、最大气缸爆发压力以及最大压力升高率,降低循环波动率,提高燃烧稳定性;火花辅助使得HCCI燃烧出现了2个放热阶段,当点火提前角增加时,主燃烧阶段的放热率峰值增大,燃烧起始点提前;在发动机转速为1 200~1 600 r/min的小负荷范围内,火花辅助可以适当降低NOx和HC的排放量.