一种同时降低直喷式柴油机碳烟和氮氧化物的新喷油策略的研究

直喷式柴油机燃烧时碳烟生成的一个主要来源是液态燃油或很浓的空燃混合气与火焰的相互作用,这种现象在现代直喷式发动机中尤为明显。由于噪声原因,这种发动机通常将喷油分为预喷油和主喷油。预喷的燃油着火后,由于主喷燃油直接喷向已经燃烧的气缸区域,部分主喷燃油会与仍处于液相的火焰相互作用,这就导致大量碳烟的生成。采用空间分离喷油来克服这一问题,一方面能减少燃烧早期的碳烟生成,另一方面能增加燃烧后期的碳烟氧化。特别是采用了一种能按照所述方法自由改变喷油的结构。因此,在一台重型单缸试验发动机的气缸盖上安装了一个辅助共轨喷油器。用辅助喷油器将预喷燃油喷入燃烧室中央,而主喷燃油则采用7孔喷油器按传统方式进行。在第一阶段,采用三维计算流体动力学的KIVA-3V程序模拟空间分离的预喷燃油和主喷燃油混合气形成,以获得混合气形成的第一印象。然后,用该单缸发动机研究新喷油策略对燃烧过程本身的影响,采用气缸压力显示、排气分析以及双色法来观察燃烧过程中燃烧室内的碳烟生成和碳烟氧化,并与传统发动机的运行作了比较,以评定发动机的运行特性,评估其降低排放的潜力。     

燃料着火性对预混合压缩着火燃烧特性的影响

研究目的是为预混合压缩着火燃烧方式建议一种最适宜的燃料特性。在一台单缸试验发动机上探讨了燃料着火性对废气排放和燃油耗的影响。研究结果表明，降低燃料着火性（十六烷值）可以增加预混合周期，因而不容易形成碳烟，并可将着火时刻向上止点延迟。所以，可以在改善排放和燃油耗的同时扩大柴油机的工况范围。     

“石脑油发动机”高负荷压燃运行的研究——一种从油井到车轮低二氧化碳排放的燃烧策略

对一种使用低辛烷值汽油（或称为“石脑油”）运行的燃烧系统在高负荷时的效率和排放潜力进行了计算和试验研究。石脑油发动机在低负荷时采用火花点燃,中负荷时采用均质压燃,高负荷时采用压燃方式运行,重点讨论高负荷时的压燃运行。试验在1台压缩比为16、采用共轨喷射系统的单缸柴油机上进行。考查了3种燃料：轻质石脑油（研究法辛烷值（RON）≤59,十六烷值（CN）≤34）,重质石脑油（RON≤66,CN≤31）、添加十六烷改进剂的重质石脑油（CN≤40）。在上止点单次喷射燃料（类似柴油机燃烧）,随负荷的增长会产生很大的燃烧噪声。与计算流体动力学预测的一致,噪声限制了最大功率。单次预喷后,受噪声限制的最大功率略为增加。在与传统轻型柴油机功率水平差不多的峰值负荷下运行,要求采用一种“分段燃烧”方法,即采用间隔很大的预喷和主喷。试验结果表明,发动机在低速、中高负荷下具有很好的性能和效率。由于加入十六烷改进剂后石脑油的着火性仍不佳,发动机分段燃烧高速运行时的转速被限制在2700r／min以下的范围内。中低负荷下的大量预混燃烧使氮氧化物和颗粒排放降低,分段燃烧在高负荷下出现了很高的排放（类似柴油机）。因此,为了高效率运行,虽然这种方法能达到不错的峰值负荷水平,但是,转速和排放限制了这种方法的应用,需要进一步的研究。     

柴油机低温燃烧试验研究

在一台光学高速直喷柴油机上采用多级喷射方法进行了低温压缩发火燃烧研究。对放热特点进行了分析。通过对自然火焰光度摄像,实现了整个循环燃烧过程可视化。测量了排气管内的NOx排放值,分析了引喷定时、引喷燃油量、主喷定时、运行负荷以及喷射压力对燃烧和排放的影响。低温燃烧模式是通过采用喷射定时远在上止点之前的小量引喷及随后在上止点之后的主喷来实现的。试验结果与传统柴油机（扩散）燃烧进行了对比。在所有低温燃烧下观察到以预混合为主的放热率曲线模式,而在传统燃烧方案下观察到典型的扩散火焰燃烧放热率模式。在传统的燃烧条件下观察到高亮度火焰,而在低温燃烧方案下观察到亮度低得多的火焰。在较高负荷和喷油量较低的方案,观察到在有些方案下有液态燃油喷入低温预混合火焰中。与传统扩散燃烧相比,低温燃烧在相似的运行负荷下取得了碳烟和NOx同时降低的效果。对于高负荷条件,由于缸内温度较高,NOx排放量较大。不过,与传统燃烧相比,高负荷条件下碳烟量有明显降低,这表明,增大喷射压力可显著减少碳烟排放量。     

电控稀燃天然气发动机的研究与开发

介绍了天然气发动机的总体设计原则;对WD615增压柴油机进气系统及燃烧系统进行了改进;确定了采用缸外预混合稀薄混合气燃烧模式以及前馈控制与闭环反馈控制相结合的控制方式;设计了电控多点顺序喷射燃料供给系统。     

中型柴油机燃用生物柴油对其经济性的影响

生物柴油是柴油机的一种重要的代用燃料,它的热值低于石油柴油。对于相同扭矩的发动机,较低的热值意味着较高的燃油消耗率。然而,燃料能转换成工作能的效率却可以保持不变。在本试验研究中,针对9种特定的发动机运行工况进行了评估。结果表明,在除了高负荷工况之外的所有工况下100%石油柴油和100%生物柴油(棕榈油)的制动燃料转换效率没有差异。有几项参数会对制动燃料转换效率有影响,包括热损失、混合气特性、泵气功、摩擦、燃烧效率以及燃烧定时。本文评估上述参数随所用燃料的改变而发生的一些变化,以及参数的变化对制动燃料转换效率造成的影响。     

内燃机车用生物燃料

介绍了俄罗斯铁路股份有限公司在чмэ3型调车内燃机车上使用生物燃料的运行试验结果，并得出了相应的结论。文内还介绍了生物燃料的来源及其生产流程以及生物燃料在欧洲和美国的使用情况。     

用于柴油机的甲醇燃料

介绍用于柴油机被称为未来燃烧的甲醇燃料，指出甲醇燃料的毒性在运用中不会造成危害。由于甲醇点燃困难，在使用中可以在传统燃料中添加甲醇，也可以在甲醇中加入添加剂。 在６ЧН２１／１２型柴油机上进行了试验，其结论是甲醇可以用于其他型号和用途的柴油机。由于甲醇蒸汽的发热量只有柴油机的１／４，因此用甲醇替代柴油，可降低燃烧温度，减少氮氧化物和硫的生成数量，而且具有良好的经济效益。     

水平旋喷桩在深圳地铁超前预加固中的应用

介绍水平旋喷桩超前预加固技术在深圳地铁大—科区间不良地质地段中的应用，重点阐述水平旋喷桩加固机理、施工工艺和效果。     

大缸径燃气发动机燃烧系统的开发

由于环保以及经济原因,大缸径燃气发动机,尤其是中速机正在引起越来越多的关注。除了发电用途外,这种发动机也在海运和铁路运输领域发挥了很大的作用。除了必须满足严格的排放法规外,发动机可达到的燃料经济性水平也是客户考虑的关键因素。文章分析了大缸径燃气发动机特定的应用要求。由于其独特的应用要求,发动机燃烧系统的设计更具挑战性。与客车和商用车发动机不同,大缸径燃气发动机需要一种截然不同的设计理念。文章重点描述了FEV公司预燃室燃烧系统的开发。为开发该燃烧系统,在单缸发动机上将既有的CMD方法与试验进行了有机结合。依据CMD所进行的预燃室设计,开发进程因测试变量数量的减少而明显缩短。经系统优化后,较好的燃烧稳定性可将BMEP值控制在30 bar范围内。通过参数的调整,仿真和试验结果之间建立了良好的相关性,而且还明确了预燃室结构改变对试验结果的影响。     

内燃机在铁路牵引中仍然是主要的竞争者

以大量应用实例阐述了交流传动、微机控制、电子燃料喷等新技术的开发利用、以天然气为代用燃料的发动机的研制和新型内燃动车组的发展，使以柴油机为主的内燃机在铁路牵引中仍然占有重要的地位，从而成为电力牵引强有力的竞争者。     

英国铁路高速列车试用生物柴油

作为评估生物柴油混合燃料应用于高速铁路试验的一部分，欧洲的首列燃用生物柴油混合燃料的列车按预定计划最近在英国开始投人旅客运输。据英国Virgin公司声称，它的Virgin Voyager旅客列车是欧洲首列采用一种可实际使用的混合燃料的列车（图1），据说，这种燃料能显著减少二氧化碳（CO2）排放量。Virgin Trains公司的试验是英国国家生物柴油计划中的一个步骤，该计划由Virgin列车公司、列车运营公司协会（ATOC）和铁路安全与标准委员会（RSSB）共同实施，目的是率先为铁路运输行业开发一种具有突破意义的代用燃料。     

基于扩散和预混合统一燃烧模型的燃烧分析技术

描述了一种可以分析扩散燃烧和预混合燃烧的新燃烧模型方案,将建立的模型应用于预混合和扩散燃烧火焰分析,并将火焰区中各项物理量的分布值与试验值作了比较。结果表明,分析值能以一定的精度再现试验值。     

Deutz公司在欧洲推出的“天然燃料”发动机

不久前，Deutz股份公司在欧洲农业机械展览会上展出其“天然燃料”发动机。这些发动机是在TCD2012和TCD2013系列发动机基础上开发出来的，可使用100％生物柴油。符合DINEN14214的菜籽油甲基酯燃料和DINV51605的菜籽油燃料的要求。Deutz宣称，这些使用生物柴油的发动机排放完全符合欧3标准，并承诺提供整车质量担保。Deutz天然燃料发动机采用德国DCR共轨技术，以及具有Deutz专利的燃料管理系统。该系统由集成控制系统、双油缸和燃料预热器组成。双油缸可进行柴油和菜籽油燃料间的自动切换，燃料预热器用以保证在低温下使用菜籽油时发动机正常工作。全面诊断功能可预测临界操作状态的出现，以防止燃油滤清器堵塞。     

直喷式柴油机燃用柴油和生物柴油时的高均质压燃技术

在直喷式柴油机上很难实现高均质压燃。其主要原因是很难实现燃油充分气化和存在燃油喷雾撞壁问题。这种燃烧状况还会因压力升高率增加而限制最大运转负荷。与常规的燃烧过程相比,均质压燃的碳氢（HC）和一氧化碳（CO）排放会明显升高,且排放值很高。在一台直喷式柴油机上研究了2种实现高均质压燃的方法：采用日产公司MK型喷油系统和提早喷油。利用一台普通2L4缸共轨柴油机,以18．4和14．4的压缩比分别研究了喷油压力、喷油定时、废气再循环（EGR）率、EGR冷却器效率和压缩比的影响。鉴于目前人们对生物燃料的兴趣,结合高均质压燃方式,采用柴油和生物柴油,研究了燃料氧化特性对HC、CO、碳烟和氮氧化物（NO：）排放的影响。通过测量气态排放物、滤纸烟度值和压力进行研究。并用缸内压力计算出放热率和缸内压力升高率。减小压缩比能扩大高均质压燃充量的运行范围。在低负荷时,柴油和生物柴油的NOx和碳烟排放均可忽略不计。燃用生物柴油能使HC和CO排放减少。在高负荷时,碳烟排放变得较高,而燃用生物柴油则能使碳烟排放减少。简要介绍了实现低排放的几种柴油直喷方式,并分析了含氧生物柴油对这些燃烧方式的适应性。     

采用涡喷—5型飞机燃烧系统的自循环增压器试验台

论述了一种装备涡喷－５型飞机燃烧系统的自循环增压器试验台的工作原理及其系统结构的主要特点。在燃烧系统与检测系统方面做了重大改进，克服了常规方法的诸多缺陷和不足。经过对比试验，验证了试验台是可靠的。     

深圳地铁区间隧道过软弱地层的超前预加固施工技术

论述了深圳地铁大剧院站——科学馆站区间隧道在流塑状粘性土等不良地质条件下，水平旋喷桩和冻结法超前预加固工法的技术特点和方案比选，介绍了区间隧道水平旋喷桩的施工工艺及应用效果。     

创新成果推广项目——浅埋暗挖隧道和大跨度隧道群穿越建筑物施工技术

1主要技术性能结合土工离心模拟试验、数值模拟计算，研究软流塑地层隧道“大管棚＋小导管超前预注浆法”施工的地层移动规律和对应的地表沉降量，以及管棚法施工的设计参数、施工工法工艺等；研究采用“水平旋喷法”的可行性及对应的地表沉降规律，水平旋喷法的设计参数、施工方法、水平旋喷体的加固效果等；     

EMD公司进行机车使用生物柴油混合燃料试验

美国EMD内然机车公司公司（Electro-Motive Diesel Inc．）正在与诺福克南方铁路公司进行合作，共同试验机车使用更高掺混比的生物柴油混合燃料的可行性。此前EMD公司已经证明了将B5生物柴油混合燃料（B5表示掺混比为5％的生物柴油——译者）应用于它的机车柴油机的可行性。     

水平旋喷桩在深圳地铁大—科区间流塑状粘性土中的应用

介绍水平旋喷桩超前预加固技术在深圳地铁大剧院—科技馆区间不良地质地段中的应用 ,重点阐述水平旋喷桩加固机理、施工工艺和效果