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全球性能源紧缺问题及能源消耗导致的环境恶化问题已日趋严峻，采用天然气作为车用发动机的替代燃料及发动机稀薄燃烧技术，能够在很大程度上解决车用发动机对传统燃油类燃料的依赖及对环境的污染问题，对于采用稀薄燃烧方式的天然气发动机的研究具有重要的理论意义与工程实用价值。
本课题的研究以国家自然科学基金项目“稀薄燃烧天然气发动机燃烧稳定性及排放特性的基础研究”(项目编号：50406003)为依托，着重研究了单燃料点燃式稀燃压缩天然气(CNG)发动机的燃烧稳定性，并对利用非线性动力学分析方法研究CNG发动机燃烧进行了探讨。
首先开发了基于虚拟仪器技术的稀燃CNG发动机缸内压力数据采集系统，该系统可以满足发动机各工况下连续多循环缸内压力数据采集与数据存储要求，配合自行开发的数据分析系统可实现各类燃烧特性分析及燃烧稳定性非线性动力学分析。以此为平台，全面开展了单燃料点燃式稀燃CNG发动机燃烧循环变动的特征参数相关性研究及影响因素的实验研究，并引入了相空间重构、返回映射及庞加莱映射等非线性动力学分析方法对稀燃CNG发动机燃烧循环变动的动力学行为进行了分析。随后，通过对稀燃CNG发动机稀燃极限的实验研究，确定了转速、转矩、未燃HC排放及未燃HC排放升高率作为表征CNG发动机稀燃极限的特征参数，以此为基础获得了稀燃CNG发动机的稀燃极限，并研究了不同影响因素对CNG发动机稀燃极限的作用规律。