《先進液壓自由活塞發動機中燃燒過程關鍵問題的研究》是依託天津大學，由汪洋擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：先進液壓自由活塞發動機中燃燒過程關鍵問題的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：汪洋
- 依託單位：天津大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本申請所提出的先進液壓自由活塞發動機具備：對置活塞、PPM調頻、切向進氣口直流掃氣、HCCI燃燒的特徵。由於不受曲柄連桿機構的束縛，活塞的運動規律具有上止點停留時間短、膨脹速度快的特點，並且活塞的運動規律與缸內的燃燒過程具有較強的耦合關係；切向進氣口的直流掃氣作用，導致了缸內殘餘廢氣濃度分層分布的可能性。本研究針對上述燃燒過程的特點，通過大渦模擬加詳細化學反應動力學模型的仿真研究，結合光學發動機的模擬實驗，以及實際樣機的台架實驗，對燃燒過程中熱功轉化效率的影響因素，有害排放物NOx的形成規律，爆震發生的機理開展研究，探索通過發動機結構參數設計、EGR、運行參數控制等手段，在液壓自由活塞發動機中實現高效、清潔燃燒過程的方法，探討在液壓自由活塞發動機中拓展HCCI燃燒模式工況運行範圍的途徑。
結題摘要
先進液壓自由活塞發動機具備：對置活塞、PPM調頻、切向進氣口直流掃氣、HCCI燃燒的特徵。由於不受曲柄連桿機構的束縛，活塞的運動規律具有上止點停留時間短、膨脹速度快的特點，並且活塞的運動規律與缸內的燃燒過程具有較強的耦合關係；切向進氣口的直流掃氣作用，導致缸內殘餘廢氣濃度分層分布。本研究針對上述燃燒過程的特點，通過大渦模擬加詳細化學反應動力學模型的仿真研究，結合光學發動機的模擬實驗，以及實際樣機的台架實驗，進行了如下研究： 1、活塞的運動規律與燃燒過程耦合關係的研究，結果表明，液壓自由活塞發動機的活塞運動規律，對於燃燒相位的變化具有自適應性，同時對混合氣濃度變化導致的燃燒相位、累積放熱量的複合變化，同樣具有自適應性，該特性能可有效避免爆震現象或後燃和熄火現象。 2、液壓自由活塞發動機熱功轉化效率的研究，結果表明，綜合使用多火花塞點火、提高活塞運動速度和適當高的壓縮比（17.5），就可以在無爆震前提下獲得高指示功，和原始方案相比最佳化後方案指示功提高了15.3%。相比於HCCI模式，熱面輔助均質壓燃燃燒放熱速率較低，可以抑制爆震發生；相比於SI模式，熱面輔助均質壓燃可以實現稀薄燃燒，壓縮比提高，燃燒持續期短；相比於火花助燃HCCI，熱麵點火能量高助燃效果要好。採用多火花塞點火可以最佳化初始進氣壓力增加較多後效率降低的現象，即使將初始增壓壓力提高到0.8MPa，也能得到較高的指示熱效率。 3、液壓自由活塞發動機HCCI燃燒過程爆震機理的研究，結果表明，燃燒室內的壓力波呈同心圓環狀分布。燃料發生自燃後，燃燒室中心壓力突然升高，並不斷向四周傳播，撞到壁面後被反射回來並向燃燒室中心匯聚。壓力波在燃燒室內不斷擴散和匯聚，導致強烈的壓力震盪。 通過以上研究，探索了通過發動機結構參數設計、EGR、運行參數控制等手段，在液壓自由活塞發動機中實現高效、清潔燃燒過程的方法，揭示了在液壓自由活塞發動機中拓展HCCI燃燒模式工況運行範圍的途徑。
