任选燃料混合式发动机的设计与研究

针对现有技术活塞式发动机存在的只能限定使用一种燃料、排气-进气-压缩三个阶段对能量的损耗功率大、冷却系统能量损耗过大、做功的不连续性使发动机不稳定和不均匀运转,以及燃气轮机的涡轮效率太低等问题,经过理论计算,设计出了任选燃料混合式发动机。该新型发动机不但克服了现有燃气轮机燃料消耗大和热效率低等缺点,而且还克服了活塞式四行程发动机的不均匀运转、在限定的时间里燃烧单一燃料的局限性。本设计为该新型发动机的热效率、节能减排提高、拓宽燃料使用种类提供了可行的解决方案。     

异丁醇汽油混合燃料发动机非常规排放研究

采用汽油机试验台架,结合气相色谱分析技术,对异丁醇-汽油混合燃料的7种非常规排放气体进行了定性和定量分析.结果表明,随着异丁醇掺烧比例的增加,甲醛、乙醛、甲醇、乙醇、丙醇、苯等的排放呈下降趋势,异丁醇的排放呈上升趋势.异丁醇的添加,使混合燃料的非常规排放物中甲醛、乙醛、苯和醇类排放降低,且减低幅度较大,其中,I50的甲醛排放降低幅度为68.9%~94.9%;I50的乙醛排放降低幅度为93.5%~99.3%;I50的苯排放降低幅度分别为46.1%~76.7%;异丁醇汽油混合燃料的非常规排放性能良好.异丁醇与汽油混合燃料的非常规排放特性研究为异丁醇作为汽油添加燃料的应用推广提供参考.     

缸内直喷灵活燃料发动机燃烧特性的研究

根据实测示功图,计算了发动机的燃烧放热规律,并系统分析了一台采用火花点火、缸内直喷、周向分层的燃烧系统灵活燃用甲醇、乙醇和汽油时发动机的燃烧特性.研究表明,缸内直喷灵活燃料发动机在燃烧过程中预混燃烧与扩散燃烧并存,燃烧循环变动小于6%;具有非常快的燃烧速率,上止点后曲轴转角为3°～6°时就可燃烧完50%的燃料,燃烧持续期在28°～37°曲轴转角范围内;甲醇的燃烧速率最快,汽油的燃烧速率在低负荷时比乙醇稍快,在高负荷时比乙醇慢.     

醇类汽油混合燃料发动机燃烧特性试验研究

在不改变汽油机参数的情况下,对汽油机燃用纯汽油和不同比例醇类汽油混合燃料的动力性、经济性和燃烧特性进行了对比试验研究.结果表明:与纯汽油相比,E10、M10的外特性输出功率和扭矩下降2%,M25下降7%;1800 r/min负荷特性下,E10、M10和M25的能耗率分别平均降低了3%、2.5%和5%;同一负荷工况下,E10、M10和M25的着火延迟期和燃烧持续期延长;同一负荷工况下,E10、M10和M25的缸内压力及其峰值降低且峰值推迟,E10和M25的缸内压力升高率降低,但M10的在低负荷时降低、中负荷时升高;同一负荷工况下,E10、M10和M25的缸内放热量及其峰值、瞬时缸内放热率峰值降低;同一负荷工况下,E10、M10和M25的燃烧循环变动程度增加.     

合成气合成燃料甲醇的基础研究

本文运用ＸＰＳ、过渡应答、原位红外等多种物化测试手段在不同反应条件及原料配比下，对Ｃｕ／ＺｎＯ／Ａｌ２Ｏ３催化剂进行了表面表征和活性测试。结果断定：Ｃｕ０是吸附与活化 Ｈ２、 ＣＯ和 ＣＯ２的共同中心； ＣＯ２对反应的加速作用主要是由于开辟了新的反应途径。本文提出的 ＣＯ２存在下 ＣＯ加氢合成甲醇反应的多途径机理解释了实验结果，为直接合成燃料甲醇提供了依据。     

二甲醚发动机燃料喷射过程的试验与仿真

对二甲醚(DME)燃料喷射过程中泵端、嘴端油管压力和喷油器针阀升程进行了测试,考察了燃用DME时泵端和嘴端油管压力建立的起始点、最大压力点以及喷油器针阀升程曲线的特点.在试验的基础上建立了二甲醚燃料喷射规律的数学模型,计算结果和实验数据相吻合.     

低温条件下LPG—汽油两用燃料发动机的影响因素分析

以寒地车用LPG与发动机性能匹配技术在低温使用条件下的影响因素为研究对象，综合地讨论了在寒带地区LPG与发动机性能最佳匹配技术的实用性能，进行了不同组份LPG在不同环境温度下的发动机台架性能试验以及行车试验，详细分析了低温使用条件下LPG—汽油两用燃料汽车使用性能的影响因素。     

异丁醇汽油混合燃料发动机燃烧排放特性研究

将体积分数为10%、20%、30%、40%、50%的异丁醇与体积分数为90%、80%、70%、60%、50%的汽油混合组成5种异丁醇汽油混合燃料,结合纯汽油,在一台四缸汽油机上进行发动机燃烧排放的研究和对比.结果表明:汽油机燃用合适比例异丁醇汽油混合燃料的功率和扭矩与燃用纯汽油时基本相当;燃用混合燃料的燃油消耗率和等效燃油消耗率略有增加,能量消耗率多数转速下低于纯汽油;混合燃料的CO、THC和NO_x排放与燃用纯汽油时相比均有不同程度的降低,但混合燃料的CO_2排放和排烟温度有所增加.     

汽油/CNG两用燃料发动机控制系统开发

使用CNG (compressed natural gas)为主燃料汽油为辅助燃料的CNG/汽油两用燃料汽车具有良好的经济性和排放性能,传统的在用车改装采用主从式双ECU(electronic control unit)系统,性能不佳。通过对发动机燃烧和排放理论研究,开发了面向OEM(original equipment manufacture)的单ECU多点顺序喷射的汽油/CNG两用燃料控制方案。设计了λ非对称振荡PI控制算法等天然气特有的控制策略,并进行了发动机台架性能和整车排放试验。结果表明：两用燃料发动机采用单ECU控制时的性能优于采用主从式双ECU系统,且排放低于国Ⅳ限值。     

汽油机不稳定燃烧边缘的稳定控制

介绍了供给汽油机稀混合气的方法和系统,分析了混合气逐步变稀时对汽油机性能的影响;提出了不稳定燃烧边缘的稳定控制理论,并为台架实验所证实。     

天然气发动机燃烧和排放数值模拟与试验研究

针对一台燃用天然气的自然吸气汽油发动机,应用CFD三维计算软件CONVERGE建立了燃烧过程和氮氧化物生成的仿真计算模型,模拟了天然气发动机的燃烧和NOx排放物的形成,并对计算结果进行了试验对比和验证.研究结果表明,CONVERGE软件建立的模型能够对燃烧过程和氮氧化物排放量进行较为准确的计算,缸内压力曲线与NOx排放量与试验结果吻合较好.     

汽油机L型燃烧室入缸截面对充气效率的影响

经过对倒置气门汽油机Ｌ型燃烧室的试验研究，指出入缸截面是影响充气效率的关键因素，入缸截面积与活塞面积之比值的最佳范围在７．５％至８．５％之间。     

超燃冲压发动机燃烧效率取样探针设计

分析了超燃冲压发动机燃烧效率取样探针设计的技术难点,设计了一个超燃冲压发动机燃烧效率取样耙子,对取样探针的流场特性、燃气化学反应在探针中的快速冻结等进行了分析,所设计的取样耙子由16个取样探针组成,与取气瓶、色谱仪等配套使用,可测量超燃冲压发动机的燃烧效率.     

Atkinson循环发动机燃油经济性与排放性试验

在外特性及汽油机常用工况点下,研究了高压缩比Atkinson循环发动机的燃油经济性与排放特性.研究表明:Atkinson循环发动机在外特性工况下,扭矩降低5%,有效燃油消耗率降低5%~8%左右;在2 000 r/min,0.2 MPa与3 000 r/min,0.3 MPa常用工况点下,扭矩损失较小,泵气损失分别降低34%与24%,有效燃油消耗率分别降低9.0%与7.5%;负荷越低,泵气损失减少越明显;在排放特性上,NO_x排放分别降低了65.0%与31.5%,HC排放增加23.7%与26.0%.      

汽油机燃用汽油含氧化合物混合燃料时的燃烧特性研究

根据实测示功图,系统分析了汽油中分别掺混甲醇、乙醇、乙醚含氧燃料时的质量燃烧率和最高爆发压力．计算结果表明：与汽油相比,汽油中掺混乙醚可明显缩短着火延迟期和燃烧持续期,并提高缸内最高爆发压力;掺混醇类燃料的比例较小时,可缩短着火延迟期,并明显缩短燃烧持续期;掺混醇类燃料的比例较大时,将使着火延迟期和燃烧持续期增加;汽油中掺混醇类燃料使最高爆发压力下降     

柴油机SCR尿素喷射方式研究

鉴于柴油机选择性催化还原系统尿素喷射特性与氮氧（NO_x）转化效率密切相关,本文搭建SCR系统小样试验台,NO和NH₃作为主要试验用气,研究了不同氨氮比和不同温度条件下V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂的氨存储、氨泄漏以及NO_x转化效率的影响.结果表明:氨氮比越大,氨存储量的建立时间越短,NO_x转化效率的提升就越快;氨氮比为0.22时,15 s内NO_x转化效率从0增大到4.3%;当氨氮比为0.30时,15 s内NO_x转化效率从0增大到8.7%;随着氨氮比的增大氨泄漏会提前出现;氨氮比先大后小的喷射方法有利于改善NO_x转化效率.采用氨氮比先大后小的喷射方法,进行ETC标准循环测试,NO_x比排放从8.26 g/（kW·h）减少到1.91 g/（kW·h）,NH₃泄漏均值为5×10-6,峰值为18×10-6,满足国V排放法规要求.      

电喷汽油机燃烧甲醇燃料的试验研究

在发动机结构参数未做任何调整的情况下,通过发动机台架试验,研究了中、高比例甲醇汽油对电喷发动机动力性和燃油经济性的影响。试验结果表明:燃烧M30、M50、M85三种甲醇燃料与燃烧93#汽油相比,发动机的动力性和燃油经济性都下降,且随着甲醇掺烧比例的增加,动力性和经济性降低的越多。     

点火时机对X型转子发动机燃烧性能的影响

X型转子发动机由于具有高功重比和高循环热效率的优势,在小型无人机动力领域具有广阔应用前景。为确定X型转子发动机的最优点火时机,构建了X型转子发动机的CFD仿真模型,探究了在不同点火时机下缸内流动特性、燃烧性能以及污染物排放特性,揭示了点火时机对缸内流场、燃料消耗速度、缸压、缸温以及CO、NOx排放的影响规律。结果表明当点火时机由20° CA BTDC提前至35° CA BTDC时,缸内湍流度增加,燃烧速度加快,峰值压力和峰值温度逐步增高,导致了发动机指示热效率上升,且NOx排放明显上升,CO最终排放量相差较小。然而,点火时机的过度提前会使得着火过早,导致发动机热效率下降。因此,存在最佳点火时机35° CA BTDC,使得瞬时放热率峰值达到最高为1.44 J/(°),且热效率达到最高为24.49%。     

甲醇与汽油作内燃机燃料的比较

从热效应、抗爆性、排放物及安全比较、热值、蒸汽压及低温性质、腐蚀性及对橡胶材料的溶胀性等方面,对甲醇和汽油的燃料性质进行了比较,并对甲醇的应用前景做出预测。