沉积物对汽油机碳氢排放物形成的预测与实验研究

建立了汽油机燃烧室沉积物处未燃碳氢生成和氧化模型，测量了有、无燃烧室沉积物时发动机排气中的碳氢摩尔浓度．实验结果表明：沉积物的存在将增加发动机碳氢排放量，在本实验用机及实验条件下，沉积物将使发动机排气中的碳氢摩尔浓度增加２０％～３０％．计算结果表明：本模型能较好地预测出沉积物形成的排气碳氢摩尔浓度     

降低火花点火发动机未燃碳氢方法的研究

开展了不同顶岸间隙时火花点火发动机未燃碳氢排放的实验研究，并对顶岸间隙宽度对发动机动力性和经济性的影响进行了分析，认为最佳的顶岸间隙宽度应为１．３倍双壁激冷厚度，在此条件下火焰将传播进顶岸间隙内，烧掉其内积蓄的未燃碳氢量，这样即能达到有效降低发动机排气未燃碳氢（排气碳氢下降３５％￣５０％），又不会对发动机的动力性和经济性产生较大影响（功率下降０．５％￣１．５％，燃料消耗率增加１％￣３％）。     

由转速对汽油机点火提前角进行自适应控制的研究

研究了利用检测汽油机转速单一参数来进行汽油机点火提前角自适应控制的方法。从实用角度出发，在保留原汽油机分电器的基础上，将微机自适应控制和原发动机分电器开环控制结合起来进行联合控制。当汽油机处于稳定转速和缓变速时，由微机进行自适应控制；发动机运行在急变速工况时，则由分电器单独控制。这样既能保证点火系统可靠工作，又改善了原汽油机的动力性和经济性，具有实用价值。     

同步辐射光电离研究甲烷-氢气-氧气低压层流预混火焰

利用同步辐射真空紫外单光子电离,结合分子束取样质谱技术,对掺氢比为0%,20%,40%,60%和80%的甲烷-氢气-氧气-氩气低压层流预混火焰进行了实验研究.通过测量光电离质谱和光电离效率谱曲线,探测了甲烷-氢气-氧气-氩气火焰的中间物,得到了不同掺氢比甲烷-氢气-氧气-氩气火焰的主要产物H2,CH4,CO,CO2,O2和H2O的摩尔分数分布曲线,以及火焰中间产物CH3(甲基),C2H2(乙炔),CH2O(甲醛),CH3OH(甲醇),C2H4(乙烯)和C2H2O(乙烯酮)的摩尔分数分布曲线,分析了掺氢对火焰主要产物和中间产物摩尔分数的影响.实验结果表明,甲烷掺氢燃烧可以降低燃烧产物中CO,CO2和CH4摩尔分数.掺氢后实验测得的火焰中间产物摩尔分数均大幅降低,由于掺氢后火焰中H和OH摩尔分数增加,氢的强扩散性和活性增大了火焰化学反应速率,且掺氢后混合燃料H/C比值增加,使火焰C基中间产物摩尔分数降低,有助于降低不完全燃烧产物摩尔分数.     

高辛烷值燃料-空气预混层流燃烧特性研究

在定容燃烧弹中采用高速纹影摄像方法研究了不同当量比(φ=0.8～1.4)和初始温度(373K,423 K,473 K)下高辛烷值燃料-空气预混合气的层流燃烧特性,分析了当量比和初始温度对燃烧的影响.结果表明:拉伸火焰传播速率、无拉伸火焰传播速率、拉伸层流燃烧速率和无拉伸层流燃烧速率随着初始温度的增加而增加,无拉伸层流燃烧速率在φ=1.0～1.1附近有最大值;马克斯坦长度随初始温度的增加而增加,随当量比的增加而减小;燃烧压力峰值与混合气质量的比值在φ=1.1时出现最大值,初始温度增加,该比值相应增加.     

正庚烷+丙烷/氧气/氮气低压预混层流燃烧

利用同步辐射真空紫外光电离质谱和分子束取样技术, 研究了正庚烷掺混丙烷/氧气/氮气(掺混比为0, 0.1和0.2)的低压预混层流燃烧. 分析了正庚烷/氧气/氮气与正庚烷+丙烷/氧气/氮气火焰中的燃烧中间物, 比较了不同掺混比下燃烧产物及主要燃烧中间物的摩尔分数曲线, 为研究正庚烷及正庚烷掺混丙烷在发动机上的燃烧, 以及相应燃烧化学反应动力学模型的建立提供了实验数据.     

甲醇-空气-稀释气预混燃烧的数值分析

基于扩展甲醇氧化机理, 数值分析了不同氮气稀释比下的甲醇-空气-稀释气的层流预混燃烧特性和火焰结构特性. 获得了甲醇-空气-稀释气的层流燃烧速度、质量燃烧流量、绝热火焰温度、全局活化温度、泽多维奇数和有效路易斯数等燃烧特性参数以及层流预混火焰结构信息. 研究表明, 扩展甲醇氧化机理适用于计算稀燃和化学计量比附近甲醇-空气-稀释气层流预混火焰特性和燃烧化学反应过程. 层流燃烧速度和质量燃烧流量随氮气稀释比的增加而减小, 且在混合气较稀时受稀释气的影响更明显. 混合气有效路易斯数随稀释比的增加而略有增加, 火焰锋面热扩散不稳定性被抑制. 热膨胀比随稀释比的增加而降低, 火焰厚度随稀释比的增加而增加, 稀释气的加入抑制了火焰锋面的流体力学不稳定性. 稀释气添加导致的反应物浓度下降和火焰温度下降影响了甲醇燃烧火焰结构, 降低了甲醛和NO_x浓度.     

汽油层流燃烧速度的测量及其替代物模型研究

针对实际汽油组分复杂导致数值模拟研究困难的问题,采用球形火焰法,在定容燃烧弹上测量了初始温度分别为358、403、448 K,初始压力分别为0.1、0.2、0.5 MPa,当量比为0.8～1.5工况下,实际汽油、正庚烷、异辛烷、甲苯、异辛烷/正庚烷混合燃料(PRF)、甲苯/异辛烷/正庚烷混合燃料(TRF)的层流燃烧速度,分析了初始温度、压力以及当量比对汽油的层流燃烧速度的影响规律,对比了不同替代物模型对实际汽油的层流燃烧速度的预测结果。基于实验结果,构建了适合我国汽油的双组分和三组分汽油替代物模型,对比结果表明,在本研究的实验工况范围内,三组分汽油替代物模型比双组分汽油替代物模型能够更好预测实际汽油层流燃烧速度。应用Chemkin软件和KAUST清洁燃烧研究中心近期发展的汽油替代物机理,对本研究实验数据进行了数值仿真,该机理对实验数据给出了合理预测。利用本研究提出的汽油替代物模型,可对实际汽油的层流燃烧速度进行合理的预测。     

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.     

狭缝对火花点火发动机碳氢排放的影响

在利用激光干涉法测量定容燃烧弹燃烧室狭缝间隙内未燃混合气热力状态参数的基础上，分析了不同狭缝间隙宽度下狭缝内未燃混合气双壁激冷厚度的变化规律，定量地计算了狭缝容积内未燃碳氢（ＵＨＣ）的生成量。结果表明，狭缝间隙处未燃混合气的双壁激冷厚度不仅与狭缝宽度有关，也与未燃混合气在狭缝内所处的位置有关，理论计算和实验结果表明，存在一临界狭缝宽度，超出这一宽度将有助于火焰在其内部的传播，从而降低ＵＨＣ在缸内的生成量，在本实验的条件下，在火焰传播到狭缝入口处时，入口处双壁激冷临界厚度为０．５ｍｍ，这与作者根据纹影拍照得到的结果相符。实验结果也表明，火焰传播到狭缝入口处时，狭缝内ＵＨＣ量将增加到燃烧开始时的４倍左右。