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双火花塞发动机性能的仿真分析

机械设计 2012年第5期29卷 76-80页

作者：夏怀成安子军孙泽邸立明燕山大学车辆与能源学院河北秦皇岛066004

应用发动机三维性能模拟分析软件,计算出单火花塞点火发动机缸内循环工作压力,将其与实验值进行对比并修正,确定了合理的仿真参数。在此基础上,分别对单火花塞和双火花塞点火发动机的缸内燃烧状态和缸内循环工作压力变化趋势进行瞬态仿... 详细信息

应用发动机三维性能模拟分析软件,计算出单火花塞点火发动机缸内循环工作压力,将其与实验值进行对比并修正,确定了合理的仿真参数。在此基础上,分别对单火花塞和双火花塞点火发动机的缸内燃烧状态和缸内循环工作压力变化趋势进行瞬态仿真对比,分析了双火花塞点火对发动机性能的影响。研究结果表明,双火花塞的火焰传播距离短、缸内燃烧迅速、最高爆发压力大,其最高爆发压力可提高4%以上。

关键词：内燃机双火花塞性能燃烧瞬态仿真

双火花塞对改善大EGR率CNG发动机性能的仿真研究

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汽车技术 2016年第7期 30-35,56页

作者：李垂孝朱昌吉李君吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室长春130025

以CNG发动机为研究对象，利用AVL-FIRE软件模拟单、双火花塞不同点火策略对发动机燃烧过程及性能的影响。结果表明，在转速为2840r／min、75％负荷、25％EGR率、当量比燃烧的条件下，单火花塞点火的最佳点火正时为上止点前65°，双火花... 详细信息

以CNG发动机为研究对象，利用AVL-FIRE软件模拟单、双火花塞不同点火策略对发动机燃烧过程及性能的影响。结果表明，在转速为2840r／min、75％负荷、25％EGR率、当量比燃烧的条件下，单火花塞点火的最佳点火正时为上止点前65°，双火花塞最佳点火正时同步点火为上止点前55°，双火花塞最佳点火正时异步点火分别为上止点前55°～60°；在最佳点火性能下，双火花塞点火的燃烧持续期比单火花塞缩短20°，指示功率高2kW，指示燃油消耗率提高8％。

关键词： CNG发动机双火花塞 EGR率当量比燃烧

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双火花塞点火发动机燃烧测试与诊断

双火花塞点火发动机燃烧测试与诊断

作者：黄永生重庆大学

学位级别：硕士

保护环境和节约资源是可持续发展的重要内容，稀薄燃烧是提高汽油机燃油经济性和改善其排放特性的重要手段。双火花塞点火系统是实现稀薄燃烧的一个重要保证。发动机工作的核心是缸内的燃烧过程，其动力性、经济性和排放性都与燃烧过程... 详细信息

保护环境和节约资源是可持续发展的重要内容，稀薄燃烧是提高汽油机燃油经济性和改善其排放特性的重要手段。双火花塞点火系统是实现稀薄燃烧的一个重要保证。发动机工作的核心是缸内的燃烧过程，其动力性、经济性和排放性都与燃烧过程有密切的联系。对双火花塞点火发动机的燃烧过程进行测试和分析是改善燃烧和提高发动机性能的基础。本文构建了摩托车发动机燃烧测试平台，研究了内燃机数据采集系统DEWE-2010的传感器在内燃机上的安装方法及信号的转换和处理过程。根据摩托车发动机的特点设计了专用的曲轴转角传感器的连接装置来提高曲轴转角信号测试的可靠性和安全性。对测试数据具体的应用和性能指标的计算做了简单的理论分析。在所建立的燃烧过程测试试验平台上，分别采用两种单火花塞点火方案和三种双火花塞点火方案对158FMI发动机进行了燃烧测试，对测试的燃烧试验数据进行了对比，分析出不同点火方案之间的燃烧过程的差异，指出了点火提前角的调整方向，并对新开发出的点火方案进行了验证。分析的内容包括气缸压力曲线、压力升高率曲线、瞬时和累积燃烧放热率曲线、燃烧开始和结束时刻、最大爆发压力及其对应的曲轴转角位置、发动机爆震信号、平均指示压力、泵气损失、燃烧放热始点与指示平均有效压力的关系等。在183FMQ汽油发动机结构基础上，进行DSI燃烧系统的改造，通过对双火花塞轻度稀薄燃烧点火特性的试验研究，利用双火花塞多点点火提高稀混合气条件下的着火概率、加快火焰传播与燃烧反应速度、减少燃烧循环波动率，促进双火花塞在摩托车发动机上的应用。

关键词：发动机循环波动爆震双火花塞稀薄燃烧

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双火花塞对天然气定容燃烧影响的试验研究

双火花塞对天然气定容燃烧影响的试验研究

作者：崔昊吉林大学

学位级别：硕士

随着我国经济的高速发展,汽车行业也随之迅速崛起,能源短缺和环境污染已经成为我国急需解决的重要问题。天然气因为储量丰富,成本低廉,安全性高等优点,成为汽车主要的代用燃料。但天然气存在燃烧火焰传播速度慢,热损失大,热效率低等问题... 详细信息

随着我国经济的高速发展,汽车行业也随之迅速崛起,能源短缺和环境污染已经成为我国急需解决的重要问题。天然气因为储量丰富,成本低廉,安全性高等优点,成为汽车主要的代用燃料。但天然气存在燃烧火焰传播速度慢,热损失大,热效率低等问题,本文进行了双火花塞对天然气定容燃烧影响的试验研究,旨在为双火花塞点火天然气发动机的研究提供理论依据。本文在可视化的定容燃烧试验系统上进行了天然气定容燃烧试验,首先对定容燃烧试验系统进行了改进,使其适合本文实验研究;其次通过改变不同的点火方式、初始压力、初始温度以及燃空当量比进行天然气燃烧试验,并采集火焰图像和燃烧压力;然后利用MATLAB软件编写了火焰前锋面的提取程序,计算出火焰半径,进而求得火焰的传播速度和火焰前锋面面积;最后利用获取的试验数据分析不同初始参数对火焰传播速度、燃烧压力、火焰发展期、主燃烧期以及放热率的影响。研究结果表明:在不同的点火方式情况下,无论初始参数如何改变,同等初始条件下,双火花点火模式下燃烧性能要优于单火花点火模式。虽然双火花点火模式单侧火焰的传播速度较单点火模式小,火焰半径增长速度慢。但由于双火花点火模式是两侧火焰的同步传播,等同于缩短了火焰的传播距离,而且是两个火焰核心同步发展,形成火焰前锋面的面积比单点火模式大,同一时刻更多的混合物参与了化学反应,能够得到较大燃烧压力峰值和燃烧放热率峰值,明显的缩短了火焰发展期和主燃烧期,有效的提高了天然气的燃烧效率。在不同的初始压力情况下,随着初始压力的升高,混合气的浓度增大,火焰半径的增长速度减慢,火焰的传播速度降低,燃烧压力的峰值和燃烧放热率不断增大,火焰发展期和主燃烧期明显延长。在不同的初始温度情况下,随着初始温度的升高,混合气活化因子的活性增加,火焰的传播速度升高,火焰半径的增长速度加快,燃烧压力的峰值和燃烧放热率不断增大,火焰发展期和主燃烧期缩短。在不同的燃空当量比情况下,化学当量比附近(当量比1.0-1.1)火焰传播速度最快,火焰半径增长速度最快,达到的燃烧压力峰值和燃烧放热率最大,火焰发展期和主燃烧期明显缩短。过浓或者过稀都会使火焰的传播速度降低,火焰半径增长速度减慢,使火焰发展期和主燃烧期延长。

关键词：双火花塞定容燃烧弹火焰传播速度 CNG 可视化

双火花塞对低排放天然气发动机燃烧影响仿真研究

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双火花塞对低排放天然气发动机燃烧影响仿真研究

作者：李垂孝吉林大学

学位级别：硕士

随着传统能源危机日益加剧,天然气燃料作为车用的替代燃料有着诸多优势,其市场应用前景广阔。压缩天然气发动机在当量比为1的燃烧模式可以用转化效率高、成本低的三元崔效转化器进行废气后处理,从而满足严苛的排放法规。此种燃烧模式的... 详细信息

随着传统能源危机日益加剧,天然气燃料作为车用的替代燃料有着诸多优势,其市场应用前景广阔。压缩天然气发动机在当量比为1的燃烧模式可以用转化效率高、成本低的三元崔效转化器进行废气后处理,从而满足严苛的排放法规。此种燃烧模式的问题是在大负荷下发动机的热负荷高、爆震倾向加剧,同时CNG（Compress Nature Gas）燃料的火焰传播速度低,使得发动机效率降低。因此,本文基于在当量比为1、通入大EGR率进行降低大负荷下发动机的热负荷、使用双火花塞点火技术实现缸内工质快速燃烧的技术路线。首先借助GT-POWER软件建立了发动机一维仿真平台,研究不同EGR率对发动机性能的影响规律,并得出在低高负荷下能够达到的最大EGR率,然后利用AVL-FIRE三维仿真软件对大负荷下所能达到的最大EGR率联合双火花塞点火技术的燃烧过程进行了客观研究,得出了不同点火策略及点火能量对发动机性能的影响规律。本文先是基于GT-POWER软件建立的一维仿真平台在25%和75%负荷、当量比为1、转速=2840r/min条件下,研究了不同的EGR率对CNG发动机性能的影响规律。结果表明:随着EGR率的增加,在低、高负荷时会使得缸内燃烧峰值压力降低、放热率曲线后移;中冷EGR需要达到一定量才能起到降低机内温度的作用,在低负荷所研究的最大EGR率（15%）并不能够起到降低热负荷的作用,在高负荷EGR率达到17%时温度开始下降,在超过20%时温度可以控制在700℃以内;CNG燃料于当量比燃烧状态下,高负荷（75%负荷）通入EGR时可以降低CO的生成量,而在低负荷（25%负荷）时有大量CO生成,均可以很好的抑制NOx的生成量,HC生成量增加;仿真结果为实验的进行提供了客观的研究规律,随着EGR率的增加,CNG发动机的经济性变差,有一定的开发空间（可用双火花塞的快速燃烧技术进行开发）,综合上述分析,在低负荷时不适合通入EGR。基于一维平台的仿真结果和规律,借助AVL-FIRE三维仿真软件进行了在25%EGR率、75%负荷、当量比为1时单双火花塞不同点火策略及其最优点火提前角、点火能量对CNG发动机燃烧过程及性能的定性及定量分析。结果表明:双火花塞点火可以缩短火焰传播距离,有效地提高火焰的传播速度。在大EGR率（25%）下,合理的点火正时可以更好的将单、双火花塞点火策略对CNG发动机的性能发挥到最佳,单火花塞点火的最佳点火正时为655°CA（上止点前65°CA）附近,双火花塞同步点火为665°CA（上止点前55°CA）,双火花塞异步点火为665-660°CA（上止点前55-60°CA）;在最佳点火性能下,双火花塞点火的燃烧持续期比单火花塞缩短了20°CA左右;双火花塞点火策略的热负荷高于单火花塞点火策略;点火正时对不同点火策略的影响程度为:单火花塞的影响最大,双火花塞同步点火次之,对双火花塞异步点火影响最小。双火花塞点火相比于单火花塞点火的指示功率提高2KW,指示燃油消耗率提高8%左右,明显改善了CNG发动机性能及燃烧质量;通过对双火花塞同步于665°CA点火,初始点火能量为35m J、45 m J、55 m J、65 m J对CNG发动机性能的影响分析,对比研究不同初始点火能量同步点火所产生的火核半径、缸压、放热率、平均温度、NO生成量及燃烧特性参数及指示性能指标,在保证能够正常点火的情况下,初始点火能量对通入大EGR率的当量比（λ=1）工质燃烧过程的影响不大。

关键词： CNG发动机双火花塞 EGR 经济性点火正时优化数值计算

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400ATV型发动机双火花塞结构的研究

400ATV型发动机双火花塞结构的研究

作者：朱长友重庆大学

学位级别：硕士

环境保护和节约能源是实现可持续发展的关键,发展低油耗和低排放性能成为当今汽油机产品发展的主要方向,其中稀薄燃烧是提高汽油机燃油经济性和改善其排放特性的重要手段。采用双火花塞点火系统是实现稀薄燃烧的一个重要手段。本文主要... 详细信息

环境保护和节约能源是实现可持续发展的关键,发展低油耗和低排放性能成为当今汽油机产品发展的主要方向,其中稀薄燃烧是提高汽油机燃油经济性和改善其排放特性的重要手段。采用双火花塞点火系统是实现稀薄燃烧的一个重要手段。本文主要以建设工业集团400ATV型号摩托车发动机为研究对象,综合内燃机学理论及其数值分析方法、仿真分析工具和实验测试等技术手段,通过建立400ATV型号摩托车发动机的燃烧、传热和气体交换等模型,最终形成发动机工作过程循环仿真模型,并籍此探讨各种参数对发动机性能的影响。在400ATV发动机上对其结构进行改动,采用双火花塞结构。同时对实验样机进行系列测试实验。采用数值模拟软件建立发动机工作过程数值仿真模型,对发动机的性能进行了仿真分析,通过实验对仿真分析进行对比检验。以燃烧测试平台为基础,测量了瞬态缸内压力、进排气压力和发动机曲轴转角等基础数据。通过这些数据,分析了平均指示压力、最大燃烧压力及其曲轴转角位置、最高压力升高率及其曲轴转角位置、燃烧爆震强度、燃烧放热速率、累积放热率等燃烧特性参数对发动机燃烧的影响。

关键词：内燃机 ATV 双火花塞仿真分析燃烧测试

大缸径双火花塞生物质气发动机燃烧特性仿真研究

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大缸径双火花塞生物质气发动机燃烧特性仿真研究

作者：赵伟伟重庆交通大学

学位级别：硕士

面对我国快速发展下对能源需求量不断增加,以及国内日益严重的环境污染,寻求清洁可替代能源迫在眉睫。生物质气是可再生清洁燃料,来源广,主要成分为CO,H2,CO2,CH4,N2等,燃烧产生的污染物少。以生物质气作为发电机组发动机的替代燃料,一... 详细信息

面对我国快速发展下对能源需求量不断增加,以及国内日益严重的环境污染,寻求清洁可替代能源迫在眉睫。生物质气是可再生清洁燃料,来源广,主要成分为CO,H2,CO2,CH4,N2等,燃烧产生的污染物少。以生物质气作为发电机组发动机的替代燃料,一方面缓解能源危机,提高传统能源的利用率;另一方面,可以代替国内大量的煤炭发电,减少环境污染。但由于生物质气本身组分比例不稳定,热值低以及大缸径发动机转速低,缸径大,燃烧速度慢等问题,在使用传统单火花塞点火时,会导致发动机点火困难,易失火,发动机缸内燃烧速度慢,效率下降等问题。本文采用双火花塞点火的方式对发动机性能进行优化仿真研究,研究工况为额定工况,转速1000r/min,全负荷,过量空气系数φa=1.2:(1)为了研究双火花塞同时点火对生物质气发动机整机性能以及缸内燃烧的影响,对原机单火花塞点火的点火提前角进行优化,并计算双火花塞同时点火时发动机的MBT点。原机单火花塞点火的MBT点为22°CA BTDC,指示功率为338.23 kW;双火花塞点火的MBT点为16°CA BTDC,指示功率为356.40kW,比单火花塞点火提高了5.4%。双火花塞同时点火相当于增加点火能量,减小了发动机失火的概率,增加了火焰传播面积,提高了发动机的燃烧放热速率。当两种点火方案以相同的点火提前角进行点火的情况下,双火花塞同时点火发动机的燃烧速率快,发动机的最大燃烧速率增大且提前,发动机的燃烧持续期短,等容度高,效率高;双火花塞同时点火的缸内温度高于单火花塞点火,其NOx的生成量也比单火花塞点火高。不同点火方式对缸内平均湍动能的影响趋势相同,在压缩上止点附近双火花塞同时点火的平均湍动能略高于单火花塞点火,但对整体影响不大。(2)为研究双火花塞异步点火对发动机性能的影响,本文从火花塞点火顺序,不同点火间隔以及相同点火间隔三个方面进行了仿真分析。双火花塞异步点火时,由于发动机缸内湍动能分布不均,两个火花塞点火顺序不同对发动机的性能有一定影响。研究表明,点火顺序对发动机的整机性能影响不大;当周围湍动能比较大的火花塞先点火时,发动机缸内的燃烧速度略快于周围湍动能较小的火花塞先点火。双火花塞异步点火时,随着点火间隔的增加,发动机的指示热效率呈现先增加后减小的趋势,当点火间隔为2oCA时指示热效率达到最大。在两个火花塞均为有效点火的范围内,随着点火间隔的增加,发动机的燃烧速率逐渐降低,燃烧持续期逐渐变长,发动机缸内平均温度降低,NOx的生成量增加,发动机各方面性能的差异逐渐减小。当点火间隔过大,单侧火花塞出现无效点火,相当于将原机火花塞偏置,发动机的有用功大量减少,效率下降。双火花塞异步点火时,相同点火间隔对发动机性能的影响。随着点火提前角的减小,发动机的最大缸压后移,发动机的指示功率先增加后降低,当两个火花塞的点火提前角分别为16oCA BTDC、18oCA BTDC时达到最大,为356.11kW;发动机的燃烧速率随着点火提前角的减小而降低,燃烧持续期增长,缸内平均温度降低,NOx的生成量也减少。由于双火花塞同步点火与双火花塞异步点火最大功率相差不大,而双火花塞异步点火控制策略比同步点火时复杂,且成本高,故可采用双火花塞同时点火对发动机性能进行优化。

关键词：生物质气发动机双火花塞燃烧性能 CFD

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双火花塞小型内燃机燃烧过程数值模拟

拖拉机与农用运输车 2012年第1期39卷 42-44,46页

作者：陆薛松王显会南京理工大学机械工程学院南京210094

以某小型汽油发动机为对象,在其基本结构的基础上进行双火花塞改造。建立了三维几何模型,并对进气、压缩和燃烧的过程进行了三维瞬态数值模拟。结果表明,采用双火花塞后放热率增大,缸内峰值压力对应的曲轴转角提前,缸内平均温度增大,提... 详细信息

以某小型汽油发动机为对象,在其基本结构的基础上进行双火花塞改造。建立了三维几何模型,并对进气、压缩和燃烧的过程进行了三维瞬态数值模拟。结果表明,采用双火花塞后放热率增大,缸内峰值压力对应的曲轴转角提前,缸内平均温度增大,提高了燃烧效率;NOx的排放略有增加,但依然满足相关排放法规。采用双火花塞后可在一定程度上抑制爆震,因此可以采用更大的压缩比进一步提高发动机效率。

关键词：双火花塞汽油机瞬态数值模拟排放

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双火花塞点火新技术

摩托车技术 2005年第1期 37-38页

作者：吴正权南昌航空工业学院

自2003年初以来,德国宝马公司在新型R1100S、R1150GS、R1150R、R1150RS和R1150RT等双缸摩托车上开始应用"双火花塞点火"新技术.宝马公司称该技术可以进一步改善尾气排放、增强稳定性,并且在发动机较大的转速范围内,使燃烧趋于一致.这次... 详细信息

自2003年初以来,德国宝马公司在新型R1100S、R1150GS、R1150R、R1150RS和R1150RT等双缸摩托车上开始应用"双火花塞点火"新技术.宝马公司称该技术可以进一步改善尾气排放、增强稳定性,并且在发动机较大的转速范围内,使燃烧趋于一致.这次改进是为新的排放标准做准备,包括欧Ⅱ标准和不久后将出台的欧Ⅲ标准.另外,这也使提高发动机的效率成为可能,主要表现在燃油消耗量减少上.从而,引起了国内、外摩托车发动机生产厂家和广大摩托车爱好者密切关注,时有朋友来信来电询问该新技术的结构原理.由于可参考的资料很少,笔者收集了部分资料,以飨读者.

关键词：双火花塞 EGR 点火系统发动机排气再循环废气再循环摩托车