基于耦合动力学的直线氢内燃机工作特性研究

根据活塞动力学方程和热力学方程,建立了直线氢内燃机零维数值计算模型,获得了直线氢内燃机活塞运动学特点.通过耦合零维动力学模型和燃烧室动网格模型,建立了直线氢内燃机燃烧过程CFD模型,对比传统氢内燃机和直线汽油发动机,分析了直线氢内燃机工作过程性能状况.仿真计算结果表明:与传统氢内燃机相比,直线氢内燃机燃烧持续期较长,最高燃烧压力和平均温度均较小,这有利于控制NO排放,但燃烧等容放热量较少,后燃较严重,指示效率较低;相对于直线汽油机,直线氢内燃机燃烧过程火焰传播速度快,燃烧持续期较短,指示效率较高.     

引燃油量对甲醇柴油双燃料发动机燃烧特性的影响

在一台TY1100单缸柴油机的进气管上安装了一套电控甲醇喷射装置，采用柴油引燃甲醇方式，开展了引燃油量对甲醇柴油双燃料发动机燃烧特性影响的研究．结果表明：在相同的平均有效压力和转速下，随着引燃油量的减少，双燃料燃烧的滞燃期延长，主燃期缩短，缸内气体最高爆发压力和最大压力升高率在高负荷时增加，放热率曲线第1峰值增大，第2峰值减小，表明预混燃烧量增加而扩散燃烧量减少；高负荷时放热率曲线型心向上止点靠近，燃烧等容度提高，燃油经济性改善；提高转速和增大供油提前角，最大放热率和最大压力均增加．     

自由活塞柴油直线发电机均质充量压燃工况分析

在分析活塞运动规律基础上,针对自由活塞柴油直线发电机HCCI燃烧过程,建立了耦合柴油详细化学反应机理的CFD模型,搭建了对置二冲程自由活塞柴油直线发电机实验样机系统,并通过实验测试结果验证了该CFD模型的有效性.仿真分析了初始温度、初始压力、当量比和压缩比等工况变化对HCCI燃烧的影响.仿真结果表明:自由活塞柴油直线发电机HCCI燃烧具有典型的两阶段特征,先进行低温反应放热阶段,后进行高温反应放热阶段;随初始温度、初始压力、当量比和压缩比的增大,燃烧相位提前,燃烧放热率峰值、缸内最高温度和最大压力随之增大.     

直喷发动机燃用天然气掺氢混合燃料的燃烧特性

开展了缸内直喷火花点火发动机燃用天然气掺氢混合燃料燃烧特性和放热过程的试验研究．研究结果表明：在给定喷射脉宽条件下，天然气掺氢比小时，燃烧放热率低，当氢气的体积分数达到10％～18％后，对提高混合燃料发动机燃烧速率有明显效果；火焰发展期、快速燃烧期、燃烧持续期和放热率曲线型心位置对应的曲轴转角随掺氢比增加呈先增加后减小趋势，当氢气的体积分数达到18％时可以缩短火焰发展期、快速燃烧期和燃烧持续期，放热率曲线型心位置对应的曲轴转角靠近上止点；缸内最高燃烧压力、最高燃气平均温度、最大压力升高率和最高放热率随掺氢比的增加呈先减小后增加趋势；天然气掺氢燃烧特性在低转速时比在高转速时受掺氢比的影响大．     

LPG—柴油双燃料发动机燃烧性研究

提出了一种根据燃烧分析仪测录的示功图计算LPG－柴油双燃料发动机燃烧放热规律的新模型,简要介绍了该模型的计算原理和方法,利用该模型分别计算了LPG－柴油双燃料发动机的引燃柴油,LPG及叫的燃烧放热率,分析了其燃烧过程及燃烧特性,并与试验结果进行了分析比较,从而为研究分析双燃料发动机的燃烧特性提供了一种便捷有效的方法。     

纯氢内燃机氮氧化物排放机内净化的仿真研究

纯氢内燃机工作时不会产生一氧化碳、碳氢化合物等有害排放物，但会面临高氮氧化物排放的问题，而机内净化和机外净化是控制氮氧化物排放的两种常用手段。机外净化主要通过成熟的选择性催化还原（SCR）技术降低氮氧化物排放，但机内净化技术目前还很少被关注。为此，采用Chemkin Pro软件中的闭口均质反应器模型来模拟纯氢内燃机氮氧化物排放的机内净化。结果显示，废气再循环（EGR）技术可以降低氮氧化物排放，当EGR率为20%时，氮氧化物排放降低了45.3%，但仅使用EGR来降低氮氧化物排放的效果还不够明显，氮氧化物排放依然很高。与单独应用EGR技术相比，EGR技术与稀薄燃烧技术相结合能够更好地实现氮氧化物排放控制，如过量空气系数为1.4、EGR率为20%时，氮氧化物排放量降低了96.31%，实现了纯氢发动机的超低排放。与EGR技术以及EGR?稀薄燃烧技术相比，内部选择性非催化还原技术的氮氧化物排放控制效果更佳，仅10%的氨气比例就能使纯氢发动机氮氧化物排放降低96.32%，15%的氨气比例可以实现纯氢发动机氮氧化物零排放，且并不需要EGR或稀薄燃烧技术的参与；然而，精确控制发动机缸内氨气比例是十分必要的，否则会产生残氨排放污染环境。     

LPG-柴油双燃料发动机燃烧特性研究

提出了一种根据燃烧分析仪测录的示功图计算 LPG-柴油双燃料发动机燃烧放热规律的新模型 .简要介绍了该模型的计算原理和方法 .利用该模型分别计算了 LPG-柴油双燃料发动机的引燃柴油、LPG及总的燃烧放热率 ,分析了其燃烧过程及燃烧特性 ,并与试验结果进行了分析比较 ,从而为研究分析双燃料发动机的燃烧特性提供了一种便捷有效的方法     

发动机进气温度对稀薄燃烧稳定性影响的可视化研究

稀薄燃烧稳定性是先进天然气发动机稳定高效清洁燃烧的重要指标．为了进一步探索改善天然气发动机稀薄燃烧性能的方法,本文基于一台高压缩比单缸光学发动机,采用高速摄影和瞬态压力同步测量方法,研究了进气温度对天然气发动机稀薄燃烧特性的影响,量化了火焰发展演变与发动机性能之间的关联性．研究表明：提高进气温度可以提升缸内压力和放热率峰值,进气温度从25℃到75℃,峰值压力从3.71 MPa提升至4.49 MPa,峰值放热率从57.17 J/(°CA)提升至64.36 J/(°CA),并且放热过程更为集中,同时结合发动机点火时刻,可进一步实现燃烧相位优化,降低传热损失;可视化燃烧图像显示,高进气温度条件下着火延迟期缩短,初始火焰尺寸增大,后期火焰传播更快,最大火焰传播速度提升至约10.6 m/s,同时火焰前锋趋于向四周传播,火焰形态对称性更好．此外,本文创新性地提出了一种基于可视化图像来量化的已燃质量分数的经验准则来评价初期火焰发展特性,发现提升进气温度主要影响早期火焰发展规律,高进气温度下早期火焰循环变化系数从18.12%降低至7.86%,并且该持续期平均值从13.03°CA降低到了9.25°CA,...     

活塞发动机热平衡理论中的错误

现有活塞发动机热平衡理论中缺少直线-旋转运动中的转化热量损失。利用内燃机动力学扭矩公式,初步计算转化损失。转化后的活塞发动机械效率较现有机械效率低得多,表明直接旋转发动机对热效率的进一步提高具有很大潜力。     

低温等离子体汽油重整对稀燃极限影响的实验

为提高稀薄燃烧汽油机的稀燃极限,提出了一种借助低温等离子体,利用稀薄燃烧发动机排气中的氧气和水蒸气对燃油进行重整,以制得富氢的混合气体辅助发动机进行稀薄燃烧的方法．设计了一套等离子体排气重整系统,并对其进行了排气重整性能的研究．在一台稀燃发动机上进行了低温等离子体燃油重整对稀薄燃烧极限影响的实验,实验结果表明：利用等离子体排气重整系统,能够进一步扩大发动机的稀燃极限;重整比例每增大10％,发动机燃烧极限增大约1～2个空燃比单位．