火花点火式天然气发动机的研制

由于石油资源的逐渐枯竭和排放法规的日益严格 ,使天然气发动机在全世界得到广泛地发展。文章介绍了由柴油机改制成火花点火式天然气发动机的主要设计过程 ,分析了此类型发动机在改制过程中应注意的几个问题 ,介绍了 412 5天然气发动机的改制特点 ,通过发动机台架试验 ,讨论了该发动机的工作特性 ,其结果是令人满意的。     

火花点火发动机质量燃烧率计算方法的研究

用ＡＶＬ数据采集系统测量了火花点火发动机在不同工况下的示功图，用Ｒａｓｓｗｅｉｌｅｒ－ＷＳｉｔｈｒｏｗ方法和零维双区模型方法分别计算了质量燃烧率，讨论分析了两种计算方法的优劣，明确了各自的应用场合。     

天然气掺氢火花点火发动机性能与排放研究

在一台燃用CNG／H2混合燃料的火花点火发动机上，开发了一个电子控制单元（ECU）来控制发动机点火提前角和混合气浓度，并研究了不同掺氢比（氢气的体积分数分别为0%、10％、20％和26％）对发动机性能和排放的影响．研究结果表明：天然气掺氢后发动机功率和有效热效率有所降低；在相同过量空气系数下，随着掺氢比的增加，发动机的最佳点火提前角推迟，HC、CO2排放得到降低，NOx排放有所增加．掺氢后可以提高发动机的稀燃极限，在稀燃下可以得到较低的HC、CO、CO2和NOx排放。     

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.     

火花点火发动机燃烧室内温度场的实验研究

在实际点火发动机上，利用激光剪切法结合高速摄影，测取了大量燃烧室内干涉条纹图，获取了缸内燃烧的二维温度场，并估算出火焰传播速度。从温度场可以看出，燃烧过程中缸内大致可分3个区：已燃区、未燃区和燃烧区。燃烧区温度最高，温度梯度大；已燃区温度次之，梯度较小；未燃区温度最低，但梯度较大。燃烧过程中，缸内的火焰面以近似球面向未燃区推进，火焰传播速度开始较小，随着燃烧的进行，迅速增大，达到一最大值后，逐渐减小，直至燃遍整个燃烧室。     

四气门火花点火式发动机缸内的空气运动

在倒拖工况下对四气门火花点火式发动机缸内空气运动进行了实验研究和分析,采用加长活塞结构及透明活塞顶,利用激光多普勒测速仪（ＬＤＡ）,分别对气缸轴线上、燃烧室内和气缸上部两个平面上的速度进行了测量,结果表明：在进气过程中,抿内产生了双涡结构;在压缩过程初期,由于从进气门流向排气门侧的滚动涡旋逐渐增强,而另一侧的反向涡旋逐渐减弱,形成了单一大尺度的滚动涡流;在压缩过程中后期,滚流经历了加强、衰减、变形     

用准维燃烧模型建立汽油机喷油及点火控制的基本模型

以发动机经济性为目标，首次提出用准维燃烧模型建立汽油机喷油及点火控制基本模型的方法，并对ＳＹ４９２Ｑ－４型发动机进行了离线计算，通过试验修正，建立了汽油机稳定运行时点火提前角和循环供油量（空燃比）控制的基本模型。     

火花点火发动机润滑油膜外碳氢生成过程的研究

利用雷诺类比法研究了火花点火发动机缸套壁面润滑油膜处末燃碳氢的吸附和释放过程，研究了结构和运转参数对润滑油膜处末燃碳氢吸附量的影响。计算结果表明，提高缸套壁面润滑油温度，提高发动机转速，燃用较稀浊合气以及使用低压缩比等措施均能减少缸套壁面润滑油膜中末燃碳氢的吸附和释放量，达到降低低发动机末燃碳氢排放的目的。     

火花点火发动机润滑油膜处碳氢生成过程的研究

利用雷诺类比法研究了火花点火发动机缸套壁面润滑油膜处未燃碳氢的吸附和释放过程，研究了结构和运转参数对润滑油膜处未燃碳氢吸附量的影响。计算结果表明，提高缸套壁面润滑油温度，提高发动机转达，燃用较稀混合气以及使用低压缩比等措施均能减少缸套壁面润滑油膜中未燃碳氢的吸附和释放量，达到降低发动机未燃碳氢排放的目的。     

DME发动机准维直喷燃烧模型

为了能够预测二甲醚(DME)燃料缸内直喷燃烧及排放过程,基于该燃料气相喷雾雾化模型,推导出DME准维燃烧分区模型.通过气相射流模型对缸内情况进行分区,采用CHEMKIN库函数求解每个区化学反应速度.模型基于DME详细化学反应机理(包含79个物种、399步基元反应),采用DVODE算法对微分方程组进行求解,能够对DME着火过程进行模拟,并且能够对多种排放物(CO,NOz等)进行模拟预测.     

内燃机缸内过程的一种多维数学模型

利用任意拉格朗日－欧拉法，求解具有缸头中心无气阀气口进排气模拟功能的内燃机缸内三维流动，喷雾和燃烧过程控制方程，为对比不同湍流模型对模拟结果的影响，除采用Ｋ－ε模型外，还首次引入传统代数应力模型对缸内流动进行模拟，计算结果表明；本文的多维模型，对内燃机燃烧过程的模拟结果是合理的，对进气过程的计算结果与实测结果基本吻合，对平顶活塞及带坑活塞缩过程的模拟结果，显示了两种湍流模型的差异。     

天然气发动机使用性能的分析与改善

分析了天然气发动机动力性能下降机理,与燃用汽油比较,计算出燃用天然气时的实际分子变更系数β=1,燃用天然气循环功损失为5.74%。汽油车改为天然气车后,热效率增加,但混合气热值及充气量减小幅度较大,加之β减小,使动力性有较大的下降。在以CA6102发动机为基础改装的天然气/汽油两用燃料发动机上进行了动力性试验。满负荷实测试验表明,发动机燃用天然气时,进气量为燃用汽油时进气量的89.9%,仅进气量下降就使发动机的动力性能下降约10%。外特性试验表明,在发动机转速为3 000 r.min-1时,燃用天然气和燃用汽油时的功率分别为65.3kW和89.5 kW,燃用天然气燃料功率损失高达27%。最后给出了提高天然气汽车动力性的措施。     

Catalytic combustion properties of nanocomplex oxide for natural gas

The catalysts of copper oxide supported on cerium dioxide were prepared by different methods for methane catalytic combustion. The effects of copper content in the catalysts and calcination temperatures of the catalysts on the catalytic activity are investigated. Results show that the complex oxide catalyst exhibits high catalytic activity for methane combustion due to the synergistic effect of CuO and CeO₂. The catalyst prepared by impregnation is more active than that prepared by controlled coprecipitation even if CuO content is the same. When W(CuO)<13%, the light-off temperature and full conversion temperature for the CH₄ reaction decrease with the increasing of CuO content in the catalysts. However, when the copper content is above 13%, the excess CuO has a negative effect on the catalytic activity owing to the formation of bulk CuO particles. A proper calcinations temperature of 650 ℃ can lead to a high dispersion of CuO and accordingly can enhance the catalytic activity of the composites.     

摩擦火花引爆瓦斯时点燃温度特性理论研究

基于国内外有关摩擦火花引燃瓦斯的研究成果,分析因摩擦形成的高温热痕引燃瓦斯机理,假设高温热痕与周边风流和岩壁之间的热交换为具有固定温度边界的半无限大固体的一维瞬态热对流和导热问题,运用燃烧学、传热学理论,详细分析了摩擦机械能引燃瓦斯的机理及其过程,建立了高温热痕与岩壁和风流之间的导热和对流的微分方程,通过拉普拉斯变换,推导出摩擦火花引燃瓦斯的温度阈值.图1,参10.     

天然气发动机数据采集系统的研究开发

简述了国内外天然气发动机的发展状况,阐明了天然气发动机控制系统的原理,开发了针对单燃料天然气发动机的数据采集系统,介绍了其硬件和软件结构,并在发动机上成功进行了验证.     

汽油机分层废气再循环与稀薄混合气燃烧

为探索汽油机清洁燃烧技术途径 ,设计了 5气门汽油机馅饼状分层充气系统 ,试验对比了在分层充气前提下的稀燃和废气再循环对发动机排放特性的影响 ,并研究了两者叠加后对发动机性能的影响。试验结果表明 ,采用分层充气方式能够使废气再循环率达到 3 2 % ;在相同进气充量时 ,废气再循环与稀燃对改善 NOx 排放的效果基本相同 ;稀燃与废气再循环相结合可以获得比单纯稀燃或单纯废气再循环更好的综合性能 ,使 NOx 和 CO排放均降低到化学计量比无废气再循环情况下的排放指标的 10 %以下。稀燃与分层充气废气再循环相结合 ,简便可行 ,为研发低污染发动机提供了新思路     

柴油机燃烧噪声的传递特性

为研究柴油机燃烧噪声的传递特性,测量了发动机工作和倒拖时的气缸压力,并在不同转速下从4个不同方向上对一台单缸柴油机进行了1/3倍频程噪声频谱分析,分离出燃烧噪声压力级,计算其传递函数.基于柴油机燃烧示功图进行快速傅立叶变换得到气缸压力级频谱,同时计算两种不同工况下的柴油机衰减曲线.结果表明,与倒拖工况相比,4个方向上燃烧工况的噪声级相对增加率均大于4.5%.各个方向上的最大噪声级均出现在中高频范围.随着频率增加4个方向上的传递函数也缓慢增加,两种转速下的衰减曲线走向基本相同.     

小型高速单缸卧式柴油机的直喷式燃烧研究

将Ｓ１１００Ａ型柴油机的气缸直径从１００ｍｍ扩大到１０２ｍｍ，并且将其涡流式燃烧系统改为直喷式燃烧系统。在此基础上研制成功了１１０２型直喷式柴油机。实验结果表明，１１０２型直喷式柴油机比Ｓ１１００Ａ型涡流室式柴油机的性能指标有了较大幅度的提高。在标定工况下，输出功率从１１ＫＷ提高到１２．５ＫＷ，转速从２２００ｒ／ｍｉｎ提高到２３００ｒ／ｍｉｎ，燃油消耗率从２５３ｇ／（ｋＷ．ｈ）降低到２３４ｇ／（ｋ     

DME发动机着火与燃烧过程的数值模拟研究

从含氧清洁燃料二甲醚（DME）低温着火的化学反应机理入手，开展了DME自燃着火过程的数值模拟研究，进而建立了不同温度、压力和燃空当量比条件下DME着火滞燃期的数据库，通过将该数据库与发动机工作过程的模拟模型相耦合，对DME发动机的运转性能进行了变参数预测分析，预测结果与实验结果符合较好。