稀薄燃烧

摘要： 稀薄燃烧策略可以在提高燃料效率的同时减少污染物排放,而预燃室式湍流射流点火技术作为一种强点火方式能够有效提高燃烧稳定性。采用数值模拟手段对稀薄混合气湍流射流点火燃烧特性进行研究。结果表明:在混合气过量空气系数(∅a)为1.5的情况下,湍流射流点火相较传统火花塞点火最高燃烧压力提高66.4%,NO_(x)排放相较当量比燃烧降低93.9%;增加预燃室辅助燃料能够提高热射流初始动能,改善射流火焰结构,加速主燃室混合气消耗速率;在湍流射流点火模式下主燃室湍动能出现两个波峰,湍动能的增加对燃烧起到促进作用。

摘要： 为了清晰地观察缸内的状态,采用配备光学玻璃缸套的单缸发动机.粒子图像测速技术(PIV)用于对进气道高滚流改造进行量化评价,相比原始进气道,滚流比为原来的1.67倍.点火能量从65 mJ增加到300 mJ,在无油喷射状态下,高能点火的电弧更长,但长电弧有被短路的可能.长电弧持续时间更长,峰值面积约为普通点火的4倍.研究了点火能量和滚流强度在不同过量空气系数下对燃烧稳定性、稀燃极限和燃烧过程的影响.结果表明:高能点火能使稀燃极限的过量空气系数扩大0.2,而高滚流能使燃烧循环变动降低50%.在微观层面上,火焰变动存在显著差异.高能点火较大的火焰变动有助于初始火核的形成和火焰的传播.累积放热时刻(MFB 50-90)这段时间内稳定的火焰对整体燃烧稳定性起主导作用,是高能点火能扩大稀燃极限的重要原因.

摘要： 基于一台高压直喷汽油机,将汽油直喷喷射器替换为氢气直喷喷射器,试验研究了发动机燃用氢气与汽油时的燃烧和排放特性差异。采用空气稀释,进一步分析了氢气发动机稀薄燃烧模式下热效率提升潜力及氮氧化物排放特性,明确了氢气燃料对发动机燃烧及污染物排放的影响规律。结果表明,当量燃烧模式下,相比汽油发动机,氢气发动机的燃烧持续期明显缩短,有效热效率降低,NO_(x)排放升高,CO及总碳氢(total hydrocarbon,THC)排放显著降低。提高氢气发动机的过量空气系数有助于改善有效热效率。在中等负荷工况下,过量空气系数为2.7时有效热效率可达43.5%。增大过量空气系数,氢气发动机能够在保持较高燃烧稳定性的情况下显著降低NO_(x)排放。在低负荷工况下,当过量空气系数大于2.3时NO_(x)排放最低可降低至44×10^(-6)。

摘要： 在“碳达峰”和“碳中和”的全球背景下,天然气发动机在节能减排方面显示出巨大优势。然而,天然气发动机在稀薄燃烧条件下运行时,存在燃烧稳定性较差的问题。本文在一台高压缩比的火花点火光学机上探究了提高湍流对天然气稀薄燃烧的影响。设计了可变涡流控制阀(SCV),并结合进气滚流和涡流来调节湍流方向和强度。采用粒子图像测速技术测量缸内湍流情况,并同步进行瞬态压力采集和高速摄影以量化燃烧过程。结果表明,减小SCV闭合角可以显著提高缸内湍流强度。随着湍流强度的增加,火焰传播速度和热效率显著提高,并且指示平均有效压力对火花正时不敏感。分析火焰图像发现,沿火花塞到气缸壁的径向方向上组合式湍流逐步增强,导致火核形成更早和燃烧速率更快。因此,组合式湍流具有降低天然气发动机稀薄燃烧循环变动的潜力。

摘要： 结合快速压缩机与高速摄影,对比研究了稀燃条件下射流点火和火花点火的火焰发展与爆震过程,并采用CFD模拟了射流点火燃烧过程.结果表明:相较于火花点火,射流点火可以降低爆震强度并加快燃烧速度;但射流在喷射阶段可能会发生淬熄,在高压和低温条件下此现象更加显著.模拟计算结果表明,射流点火过程可划分为3个阶段:未燃气回流入射流室、未燃气和已燃气喷射入主燃室、已燃气回流入射流室.另外,火花塞电极与射流孔发生干涉时会造成射流不对称现象,这一现象在实验与模拟中均被观测到.

摘要： 为实现零排放目标,选用氢发动机作为重型载货汽车的动力装置,以此替代燃料电池装置和纯电驱动系统。重点介绍了由Keyou公司开发,并采用了高废气再循环(EGR)稀薄燃烧过程的氢发动机。

摘要： 为实现零排放目标,选用氢发动机作为重型载货汽车的动力装置,以此替代燃料电池装置和纯电驱动系统.重点介绍了由Keyou公司开发,并采用了高废气再循环(EGR)稀薄燃烧过程的氢发动机.

摘要： 为明晰不同点火方式对汽油机稀薄燃烧特性的影响规律,在一款排量为0.5 L的研究型单缸机上试验研究了传统火花塞和主动预燃室两种不同点火方式下发动机燃烧及排放特性,探索主动预燃室拓展稀薄燃烧极限的多种影响因素.研究结果表明,稀薄燃烧可有效降低油耗,提高发动机热效率.传统点火线圈的稀燃极限处于过量空气系数1.5附近,最高指示热效率为45.0％,而采用主动预燃室系统后,稀燃极限可进一步拓展,过量空气系数可达2.0,指示热效率提升至46.5％,氮氧化物排放比采用传统火花塞点火技术时降低约88％;主动预燃室匹配高压缩比14.80的燃烧系统,可进一步拓展稀燃极限至过量空气系数2.1,指示热效率可达48.0％,氮氧化物排放继续降低,在过量空气系数采用2.1时NOx排放最低可达58×10-6.

摘要： 基于光学单缸机和高速摄影,结合点火系统的放电特性,研究了放电电弧的形成和发展受进气流场和点火能量的影响以及高能点火对稀薄燃烧的影响.结果表明:常规点火系统放电持续时间约2.6 ms,初始功率约30 W,且功率随时间迅速衰减,点火能量仅40 mJ.相比常规点火,高能点火系统通过大电流和长时间的设计,16 V供电下放电持续4.3 ms,初始功率达120 W,点火能量达254mJ.在144 mJ点火能量下,随着进气压力从35 kPa逐渐增至101 kPa,电弧被吹断的概率从14％增至73％.在66 kPa进气压力下,随着点火能量从144 mJ增加到254 mJ,电弧被吹断的概率从39％降至5％.提高点火能量可以提高燃烧稳定性,缩短燃烧持续期,稀燃极限过量空气系数从1.7增加到1.82.

摘要： 当代船舶运输业的核心问题是废气排放和经济性.采用高效、安全、清洁和方便的天然气作为发动机的能源是最优的选择之一.文章介绍船用低速二冲程双燃料发动机的主要系统的组成,并对其排放性能和控制进行分析,供相关人员参考.

摘要： 随着能源结构调整的驱动和排放法规日益严格的要求,发展高效、清洁的大功率天然气发动机越来越受到社会及行业的关注和认同.随着船舶机舱环境和舒适性的更高的要求,船用大功率天然气发动机的噪声排放控制受到越来越多的关注.本文的主要内容是在采用预燃室燃烧系统的天然气发动机上通过开展台架试验,以压力升高率作为代表燃烧噪声的指针参数,研究改变预燃室和主燃室的过量空气系数(lambda)后对压力升高率影响规律,并进行原因分析.试验结果表明,对于船用大功率稀薄燃烧预燃室天然气发动机,提高过量空气系数是抑制燃烧噪声的有效手段.

摘要： 化学当量比燃烧和稀薄燃烧是点燃式发动机常用的两种燃烧策略.本文在一台装有三效催化器(TWC)的火花点火天然气单缸机上,基于1000rpm,4bar和12bar IMEP,开展了化学当量比、稀燃和EGR条件下的燃烧排放特性及其满足国Ⅵ排放法规潜力的对比试验研究.结果表明,在4bar和12bar IMEP的MBT时刻,稀燃的指示热效率比化学当量比+EGR高出约2％和1.6％.较高过量空气系数或EGR率可以有效降低NOx生成,但是会显著增加THC排放.化学当量比燃烧的NOx、THC和CO排放经TWC催化转换后均可低于国Ⅵ限值.在NOx排放满足国Ⅵ限值的前提下,4bar和12bar IMEP的化学当量比+EGR燃烧的指示热效率比稀燃高出约1.9％和7.6％,且化学当量比燃烧的循环波动低于3％,而稀燃的循环波动高于5％.比较而言,化学当量比+EGR是天然气发动机面向国Ⅵ排放法规更优的技术路线.

摘要： 稀薄燃烧(稀燃)、废气再循环(EGR)都具有较大的节油潜力,但高压缩比条件下对它们节油特性的差异鲜有研究.本文基于一台1.0L涡轮增压发动机,在不同的空燃比下采用稀燃技术,及在低压EGR的不同EGR率下,使燃油消耗率达到最优.通过更换活塞分别实现9.6及12的压缩比,以此为基础在原机、稀燃及EGR条件下分别研究了小、中、大三个负荷的燃烧及油耗特性.结果表明:小、中负荷在两种压缩比下稀燃节油效果均优于EGR.12压缩比下稀燃相比于9.6压缩比的原机工况,小、中负荷下燃油消耗率分别降低了7.5％和10.4％.大负荷低压缩比下稀燃节油效果更好,而高压缩比下EGR的节油效果则优于稀燃,其燃油消耗率相比压缩比9.6的原机工况最多降低了5.5％.结合一维仿真,分析并对比了不同压缩比最低油耗稀释率下稀燃与低压EGR的节油原因及其差异.

摘要： 稀薄燃烧技术由于可大幅提高汽油机效率而成为传统内燃机主要的发展方向之一.随着空燃比的升高,缸内混合气体的燃烧变得更加困难,循环波动率增大,容易出现失火等现象.同时,燃烧持续期加长,缸内温度下降,工质做功能力下降.缸内直喷可以提高油气混合质量和燃烧效率.而探索合适的空燃比范围是稀薄燃烧技术应用的关键.低压EGR技术在发动机节油、减排等方面有着重要的作用,因参与燃烧的EGR混合气的比热比升高,可提高发动机理论热效率.因参与燃烧的废气中含有大量三原子分子,可有效降低缸内燃烧温度,从而降低NOx排放.更低的燃烧温度可抑制爆燃,从而允许点火角提前和增大压缩比,降低发动机油耗.同时,更低的燃烧温度能够减小发动机喷油加浓区域和降低冷却热损失.此外,在部分负荷工况,低压EGR可降低发动机的泵气损失功.因此,将稀薄燃烧技术和低压EGR技术组合在一起,探索研究其对于发动机油耗和排放的影响具有重要意义.

摘要： 利用三维数值模拟研究大负荷时第二次喷油时刻对气门式二冲程直喷汽油机缸内油气混合和稀薄燃烧特性的影响.结果表明,第二次早喷时可以在自燃放热量较低的情况下提高指示热效率,第二次喷油时刻推迟有利于火核的形成,当第二次最晚喷时,燃油以火焰传播的形式放热.在末端混合气发生自燃时,随着第二次喷油时刻的推迟,自燃放热量逐渐升高.当末端混合气满足燃空当量比范围在0.9～1.1且温度达到900K以上的条件时,可以在保证自燃程度较低的情况下降低自燃速度,并借助自燃提高指示热效率.

摘要： 为提高气体机稀薄燃烧时的燃烧性能,解决天然气发动机在稀薄燃烧情况下点火能量高以及火焰传播速度慢的问题,本次研究提出利用强氧化性的臭氧对燃料进行改质,进而提高天然气燃烧性能的思路.通过Chemkin软件研究臭氧添加对甲烷滞燃期的影响,并对改善燃烧的化学机理进行了初步探索.试验结果表明添加臭氧后,某些重要基元反应的温度敏感性、自由基和中间物质的浓度和出现时间发生较大变化,进而改善了甲烷的点火特性.

摘要： 本文利用CFD仿真技术模拟了一台稀燃天然气发动机进气和燃烧的工作过程,研究了不同喷气时刻对其燃烧特性的影响.结果表明:适当推迟喷气时刻,能够使缸内产生较大的上浓下稀的CH4浓度梯度,有利于稀薄燃烧初始火核的形成和后期火焰的快速传播,进而加快燃烧速率,提高缸内压力和温度,同时能够有效地缩短后燃期,提高燃料利用率,进而提高发动机的动力性和经济性.然而,由于燃烧速率增加,使得缸内温度上升,导致NO的生成略有增加.

摘要： 利用统计分析和小波变换方法对稀燃天然气发动机燃烧循环波动特征进行分析.试验是在800r/min和25％负荷下进行的,过量空气系数保持1.6不变,研究歧管燃气喷射正时(GIT)对发动机燃烧循环波动的影响规律,气体喷射正时在进气上止点后1°CA ATDC～120°CA ATDC范围变化.结果显示:采用较早的气体喷射(GIT=1和30°CA ATDC)时,IMEP时间序列主要呈现出能量较高的低频间歇性波动特征,随着GIT的增加,多循环燃烧过程向高频间歇波动转换,同时混杂着弱的低频震荡.

摘要： 利用统计分析和小波变换方法对稀燃天然气发动机燃烧循环波动特征进行分析.试验是在800r/min和25％负荷下进行的,过量空气系数保持1.6不变,研究歧管燃气喷射正时(GIT)对发动机燃烧循环波动的影响规律,气体喷射正时在进气上止点后1°CA ATDC～120°CA ATDC范围变化.结果显示:采用较早的气体喷射(GIT=1和30°CA ATDC)时,IMEP时间序列主要呈现出能量较高的低频间歇性波动特征,随着GIT的增加,多循环燃烧过程向高频间歇波动转换,同时混杂着弱的低频震荡.

摘要： 利用统计分析和小波变换方法对稀燃天然气发动机燃烧循环波动特征进行分析.试验是在800r/min和25％负荷下进行的,过量空气系数保持1.6不变,研究歧管燃气喷射正时(GIT)对发动机燃烧循环波动的影响规律,气体喷射正时在进气上止点后1°CA ATDC～120°CA ATDC范围变化.结果显示:采用较早的气体喷射(GIT=1和30°CA ATDC)时,IMEP时间序列主要呈现出能量较高的低频间歇性波动特征,随着GIT的增加,多循环燃烧过程向高频间歇波动转换,同时混杂着弱的低频震荡.

摘要： 本发明涉及在燃烧衬套上的集成式迟稀薄喷射和迟稀薄喷射套管组件。一种迟稀薄喷射套管组件(25/45/55)允许在过渡件(24)之前的燃气轮机衬套(23/43/53)的后部端处将燃料(13)喷射到涡轮燃烧器的燃料喷嘴(21)的下游的燃烧气体中。迟稀薄喷射使得在燃料喷嘴(21)的下游的燃料喷射能够产生二次/三次(对于燃料喷嘴(21)上游的四元喷射)燃烧区，同时降低/消除燃料泄漏到燃烧排出壳体中的风险。燃料(13)被流动套管(25/45/55)输送到一个或多个喷嘴(30/40/50)，喷嘴(30/40/50)混合燃料(13)与CDC空气，此后将其喷射到燃烧器的衬套(23/43/53)中。

摘要： 本发明涉及在燃烧衬套上的集成式迟稀薄喷射和迟稀薄喷射套管组件。一种迟稀薄喷射套管组件(25/45/55)允许在过渡件(24)之前的燃气轮机衬套(23/43/53)的后部端处将燃料(13)喷射到涡轮燃烧器的燃料喷嘴(21)的下游的燃烧气体中。迟稀薄喷射使得在燃料喷嘴(21)的下游的燃料喷射能够产生二次/三次(对于燃料喷嘴(21)上游的四元喷射)燃烧区，同时降低/消除燃料泄漏到燃烧排出壳体中的风险。燃料(13)被流动套管(25/45/55)输送到一个或多个喷嘴(30/40/50)，喷嘴(30/40/50)混合燃料(13)与CDC空气，此后将其喷射到燃烧器的衬套(23/43/53)中。

摘要： 本发明涉及在燃烧衬套上的集成式迟稀薄喷射和迟稀薄喷射套管组件。一种迟稀薄喷射套管组件(25/45/55)允许在过渡件(24)之前的燃气轮机衬套(23/43/53)的后部端处将燃料(13)喷射到涡轮燃烧器的燃料喷嘴(21)的下游的燃烧气体中。迟稀薄喷射使得在燃料喷嘴(21)的下游的燃料喷射能够产生二次/三次(对于燃料喷嘴(21)上游的四元喷射)燃烧区，同时降低/消除燃料泄漏到燃烧排出壳体中的风险。燃料(13)被流动套管(25/45/55)输送到一个或多个喷嘴(30/40/50)，喷嘴(30/40/50)混合燃料(13)与CDC空气，此后将其喷射到燃烧器的衬套(23/43/53)中。

摘要： 本发明涉及在燃烧衬套上的集成式迟稀薄喷射和迟稀薄喷射套管组件。一种迟稀薄喷射套管组件(25/45/55)允许在过渡件(24)之前的燃气轮机衬套(23/43/53)的后部端处将燃料(13)喷射到涡轮燃烧器的燃料喷嘴(21)的下游的燃烧气体中。迟稀薄喷射使得在燃料喷嘴(21)的下游的燃料喷射能够产生二次/三次(对于燃料喷嘴(21)上游的四元喷射)燃烧区，同时降低/消除燃料泄漏到燃烧排出壳体中的风险。燃料(13)被流动套管(25/45/55)输送到一个或多个喷嘴(30/40/50)，喷嘴(30/40/50)混合燃料(13)与CDC空气，此后将其喷射到燃烧器的衬套(23/43/53)中。

摘要： 本发明提供一种稀薄燃烧系统、稀薄燃烧发动机及稀薄燃烧方法。稀薄燃烧系统包括燃烧室、进气结构、低压喷射系统、高压喷射系统、点火系统、排气结构和活塞；进气结构和排气结构位于燃烧室顶部的两侧；低压喷射系统包括低压喷油器，低压喷油器位于进气道以向进气道喷射燃油；高压喷射系统和点火系统位于燃烧室顶部且位于进气结构和排气结构之间，高压喷射系统包括高压喷油器，高压喷油器设置在燃烧室的顶部以向燃烧室直接喷射燃油，点火系统包括点火线圈和火花塞，火花塞布置在燃烧室顶部且较高压喷油器靠近排气结构。本发明提供的方案可以解决现有技术中分层稀薄燃烧方式存在的NOx和颗粒物排放高、节油率低、成本高的问题。

摘要： 本发明公开了一种分区分层稀薄燃烧发动机燃烧室结构，包括气缸以及连接在气缸内做功的活塞，气缸连接在其顶部位置的汽缸盖，汽缸盖上设置有汽缸盖分区隔板，活塞的顶部位置设置有活塞顶部分区隔板，汽缸盖分区隔板和活塞顶部分区隔板相错设置，并将燃烧室隔离成小燃烧区和大燃烧区；当活塞运动到上止点时，汽缸盖分区隔板的背面与活塞顶部分区隔板的背面紧贴在一起；本发明的发动机燃烧室结构，实现了发动机在汽车怠速、小负荷、中等负荷时，提高了发动机内燃油的燃烧效率，降低了发动机排除的废气和油耗，并保证了发动机在大负荷时的安全使用，从而提高汽车在行驶时的环保性能和减少其使用成本。

摘要： 本发明提供一种稀薄燃烧系统、稀薄燃烧发动机及稀薄燃烧方法。稀薄燃烧系统包括燃烧室、进气结构、低压喷射系统、高压喷射系统、点火系统、排气结构和活塞；进气结构和排气结构位于燃烧室顶部的两侧；低压喷射系统包括低压喷油器，低压喷油器位于进气道以向进气道喷射燃油；高压喷射系统和点火系统位于燃烧室顶部且位于进气结构和排气结构之间，高压喷射系统包括高压喷油器，高压喷油器设置在燃烧室的顶部以向燃烧室直接喷射燃油，点火系统包括点火线圈和火花塞，火花塞布置在燃烧室顶部且较高压喷油器靠近排气结构。本发明提供的方案可以解决现有技术中分层稀薄燃烧方式存在的NOx和颗粒物排放高、节油率低、成本高的问题。

摘要： 一种改善气体燃料稀薄燃烧的双燃料发动机燃烧室的设计方法，是用于在燃烧室中燃烧由包括气体燃料和空气的混合气形成的主充气，并通过点燃直接喷射到燃烧室中的液体燃料来引发所述主充气的燃烧，所述的液体燃料是汽油，并且在燃烧室内设置火花塞以点燃汽油。本发明的改善气体燃料稀薄燃烧的双燃料发动机燃烧室及燃烧方法，只需要简单改变原发动机的燃烧室结构，不需要采用高压缩比使喷射的柴油燃料通过压缩点火来点燃，不会过早发生自燃并导致发动机损坏的风险。

摘要： 减少气体燃料发动机的特别是在低发动机负荷条件下的未燃烧碳氢化合物的排放以满足苛刻的排放法规目标是一种挑战。一种用于减少以气体燃料作为燃料的稀薄燃烧内燃机中的未燃烧碳氢化合物的排放的方法，包括根据发动机工作条件，通过在进气冲程期间使用于关闭进气阀的正时提前并更早地关闭进气阀，或在压缩冲程期间使用于关闭进气阀的正时延迟并更晚地关闭进气阀，来调节用于关闭进气阀的正时。内燃机的容积效率降低，并且未燃烧碳氢化合物的排放维持在预定水平以下。

摘要： 本实用新型公开了一种稀薄燃烧系统，包括燃烧室、进气结构、高能点火器、喷油器、排气结构和活塞，所述进气结构、所述喷油器、所述高能点火器和所述排气结构设于所述燃烧室顶部，所述喷油器、所述高能点火器设置于所述进气结构和所述排气结构之间，所述活塞上下活动于所述燃烧室，所述活塞包括活塞本体和设于所述活塞本体上表面的、由聚硅氮烷制成的绝热层。通过上述结构，提升了进气冲程的充气效率。本实用新型还提供一种稀薄燃烧发动机，包括多个上述所述的稀薄燃烧系统。通过此稀薄燃烧系统提升了燃油的经济性能，节约了成本。