【摘 要】
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Over the last decade，the high speed direct injection(HSDI)diesel engine has made dramatic progress in both its performance and market share in the light duty vehicle market. However，with ever more str
【机 构】
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Centre for Advanced Powertrain and Fuels Research,Brunel University,UK
【出 处】
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中国内燃机学会燃烧、节能、净化分会2008年学术年会
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Over the last decade，the high speed direct injection(HSDI)diesel engine has made dramatic progress in both its performance and market share in the light duty vehicle market. However，with ever more stringent emission legislation to be introduced over coming years，the simultaneous reduction of NOx and Particulate Matter(PM)from the HSDI diesel engine is being intensively researched. As part of a European Union(EU)NICE integrated project，research has been carried out to investigate the fuel injection and combustion from a narrow cone fuel injector in a high speed direct injection single cylinder engine with optical access utilising a multiple injection strategy and various alternate fuels. The fuel injection process was visualised using a high speed imaging system comprising a copper vapour laser and a high speed video camera. The autoignition and combustion process was analysed through the chemiluminescence images of CHO and OH using an intensified CCD camera. The combustion temperature and soot loading distributions were measured using the two-colour method.
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本文建立了基于GT-POWER的车用高速汽油机性能仿真模型，并结合单纯形优化算法，建立了七次多项式动力凸轮的优化设计模型。对进排气凸轮型线控制参数、正时、包角、升程等18个设计变量进行了以功率最大化为目标的综合优化设计。建立了顶置双凸轮轴阀系多体动力学模型，对优化的进排气凸轮进行阀系动力学性能评估。计算与实验均表明，通过凸轮型线、正时及升程的优化设计，原机功率可以提高4.5％左右。计算表明，进气阀
为研究进气温度、进气压力、当量燃烧比、射流引燃、压燃(自燃)等对甲烷燃烧的影响，以提高点燃式天然气发动机的性能，在定容燃烧室(CVCC)内进行甲烷/空气预混合气的燃烧试验，通过火焰高速摄影和气体压力测量等手段，获取试验结果并进行分析。试验发现，在燃烧室内安装带通孔的横隔板后，有利于加快火焰传播速度、提高燃烧峰值压力和燃烧的稳定性，而且在某些试验条件下，下燃烧室会出现混合气压燃(自燃)现象。
可变气门定时(VVT)技术是减小发动机泵气损失、改善混合气质量，提高气缸充量系数的一个重要措施。利用GT-POWER软件建立了天然气发动机仿真模型，并对其进排气门的配气相位进行优化，旨在研究并预测配气相位优化前后发动机充量系数及功率的变化规律。对该天然气发动机的计算结果表明，采用VVT技术后，发动机的功率有明显提高，尤其是在中低转速时，功率提高达到10％以上，大大改善了发动机的动力性能。
以满足国IV排放为目标，进行了电控单点喷射稀燃天然气发动机的开发研究。在原柴油机上加装了电控系统、天然气供气系统和点火系统，并对燃烧室结构和凸轮轴参数进行了优化设计，以适应稀燃天然气发动机的要求。研究了燃烧室形状、压缩比和凸轮轴型线、配气相位对天然气发动机性能和排放的影响，确定了最终的匹配方案。结果表明，通过采用优化设计的无气门重叠角凸轮轴和压缩比为11：1的直口碗形燃烧室，结合增压器、后处理器的
天然气进行燃烧时，在喷射过程中常常会出现喷射延迟。为了避免这种延迟，可以采用电磁式喷射器对其进行控制。为了得到电磁式喷射器喷射的相关参数，本文运用AMESIM/SIMULINK对喷射器进行联合仿真，从而得到了较好的电磁式喷射器的仿真数据。以此为基础，可研制天然气喷射器的控制电路，对喷射器实施有效的控制。
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本以火花塞本身作为传感器，对发动机启动过程中离子电流信号与缸内燃烧峰值压力位置变化的对应关系进行了研究。通过基于循环的排放产物分析，从缸内化学反应过程和物理过程两个角度对离子电流的形成机理进行了研究。通过小波变换对离子电流信号进行特征提取，利用递归型Elman神经网络，对起动过程前40循环的燃烧压力峰值位置进行了估计。试验结果表明：起动过程中离子电流的产生同时受到化学反应机制和缸内气体流动的影响。