发动机燃烧火焰的可视化技术

为了降低发动机的燃油耗,实现高效燃烧,使用高速彩色摄影机等光学摄影装置,使观察发动机缸内的燃烧火焰成为可能。介绍了气缸内爆震的观察方法、气体燃料发动机机内着火及火焰传播过程的详细观察技术,以及运用小孔观测器观察柴油机柴油喷束产生的着火燃烧图像。运用上述观察技术将有助于掌握燃油雾化及喷雾燃烧机理,探索抑制爆震、降低氮氧化物和颗粒排放,以及实现高效燃烧的途径。     

高压喷射柴油机喷油嘴喷孔直径的优化

燃油喷射实现高压化对改善柴油机的排放是有效的。本文从喷射与燃烧角度来观察高压喷射后喷油嘴的喷孔孔径的变化，以直喷式柴油机为研究对象，应用喷雾动量理论，从喷射压力、喷孔孔径对喷雾特性、燃气混合、燃烧因素等方面的影响来阐明高压喷射时喷射与为匹配关系。     

降低直接喷射汽油机未燃排放物的研究

通过一种独特的混合气形成方法,使直接喷射火花点火汽油机在低负荷分层燃烧时的效率得到改善。使用扇形燃油喷雾,使混合气中的燃油分配更均匀。并通过一个局部隔热的活塞和高温废气再循环（EGR）进一步降低了未燃排放物。为了达到局部隔热的目的,使用钛合金隔热板,从而使该区域因喷雾撞击提高了表面温度,并消除了湿壁现象。即使在利用高EGR率降低NOx排放的情况下,高温EGR也阻止了火焰传播的衰减。     

2013年型Accord轿车用2．4L直列4缸汽油机的开发

全新开发的2．4L带智能可变气门正时及升程电控系统的4缸直喷汽油机是本田公司下一代机型,应用了带多孔高压喷油器的直喷系统,实现了低二氧化碳排放和高功率输出。对气缸盖进气道和燃烧室形状、喷油器喷雾形状,以及燃油喷射控制都进行了优化,以确保形成均质混合气,实现稳定、高效的燃烧。全新的发动机结构使摩擦也得到降低。新型发动机的功率和扭矩都增加10％,燃油耗则降低5％。配装新发动机的2013年型Accord轿车配合高效率无级变速器,以及改进后的底盘,使组合行驶工况燃油耗降低11％,并达到美国加州空气资源委员会排放法规中准零排放车级别的排放要求。此外,新结构的发动机减轻了质量．并通过优化气缸体刚度。使噪声一振动一平顺性性能优于旧机型。     

机车柴油机高压燃油装置的快速诊断

阐述了内燃机车柴油机高压燃油系统发生故障的主要原因;介绍了MTA-2型检测仪的结构和检测高压燃油装置的工作程序及检测方法。     

具有共轨式燃油喷射系统的大型柴油机工作和燃烧过程听优化

瑞士苏黎世联邦技术大学内燃机及燃烧技术实验室和NSD（新苏尔寿内燃机公司）和ABB涡轮系统公司合作，对一台1420KW中速柴油机进行了优化，使其在发电运行时有害物排放量降到最低程度。采用了综合空气和燃油方面的各种措施，除了增压系统高压侧采用米勒方法和冷却的废气再循环外，还采用了共轨燃油喷射系统及可变涡轮几何形状的废气涡轮增压器。     

未来柴油多样化的挑战和解决方法

排放控制、二氧化碳值、舒适性、驾驶性、可靠性和成本是未来所有动力装置开发的主要框架。为了在保持燃油耗优势、良好运行性能和可接受成本的同时,满足未来的欧洲排放法规和现行的美国排放法规,在这个框架内,无论是轿车,还是商用车的柴油动力装置都面临一些挑战。其中之一是不同国家柴油品质的差异,包括不同的十六烷值、挥发性、含硫量和分子成分。此外,由于经济和环境的原因,越来越多具有不同燃油品质和特性的代用燃油将被推向市场。目前,大多数柴油机采用的喷油系统控制算法是开环控制。采用这种控制方法时,燃油品质的变化会增加校准的难度和校准持续时间,同时还会降低燃烧强度和排放。控制不同燃油燃烧的一种可能解决方案是采用闭环燃烧控制。一旦这种设想被发动机试验证实,针对不同品质燃油的校准会变得更快、更容易。另外,车辆使用期间的在线校准修正还可以避免发动机故障,并确保适宜的驾驶性能和排放性能。介绍一种补偿燃油品质变化的创新方法。依据2种市售燃油（EN590欧洲柴油和低十六烷值美国柴油）的品质,通过燃烧分析研究了燃油对燃烧特性和排放的影响。基于这些数据和结果,介绍了一种能补偿燃油品质变化的创新闭环燃烧控制策略。     

进气道喷油器喷雾特性的改善

进气道喷油器的燃油喷雾对发动机的输出功率和燃烧效率有相当大的影响。因此,必须使燃油雾化成很细的油粒,并应在不易受温度或发动机负压变化影响的情况下实现精确供油。介绍一种采用优化喷孔布置和明显减少针阀座下部油流压降（能量损失）的燃油雾化技术。还介绍了一种燃油流道短且针阀座下部闭死容积小的喷油器,它能很好地消除温度和负压产生的任何影响。     

BMW公司喷束引导式汽油直喷燃烧系统的潜力

介绍了BMW公司的喷束引导式汽油缸内直喷燃烧系统,它解决了壁面引导和气流引导的第一代缸内直喷燃烧系统的最大问题。由于喷油器中置,喷束引导式系统提供了火花塞附近的分层混合气,并显著降低了湿壁效应。外开式压电喷油器的低喷雾贯穿度和高喷雾稳定性可使分层汽油机的运行脉谱拓宽到更高的负荷和转速。压电驱动使喷油器针阀开启非常迅速,能以极短的时间滞后完成多次喷油,可以灵活地标定,以提供高效的燃烧,使未燃HC、CO的排放很低。与传统的节流式汽油机相比,喷柬引导系统在新欧洲测试循环下可节省燃油约20％。此外,与涡轮增压的进气道喷射汽油机相比,BMW的喷束引导式缸内直喷燃烧系统具有很大的气门重叠角,气缸得到完全扫气、不留残余废气的运行策略导致在很低的发动机转速下也能得到极好的全负荷性能,发动机的动态响应得到改善,因此很适合涡轮增压。     

基于异种燃油混合的预混合压缩着火燃烧控制

预混合压缩着火（PCCI）燃烧方式是一种清洁、高效的燃烧方式。但是，像柴油那样采用压燃着火而又缺乏挥发性的燃油会附着在燃烧室壁面上，难以形成混合气。另外，还存在需扩大运转范围等有待解决的问题。介绍了在改善PCCI燃烧控制的过程中，有效应用混合燃油的特性，随着混合燃油的早期喷射，实现2种不同燃油的分层分布。并且，高挥发性燃油促进低挥发性燃油的蒸发，避免因未蒸发燃油附着在燃烧室壁面上而引起燃烧恶化。     

柴油机燃油喷射装置的发展动向

燃油喷射系统是柴油机中最重要的子系统,为满足柴油机的多用途需求,必须开发出高性能的燃油喷射系统。以柱塞式燃油喷射装置和共轨燃油喷射装置的结构、特点及功能为着眼点,介绍柴油机燃油喷射装置的技术发展动向,并以电磁阀式喷油器为例,阐述了材料技术的发展为先进的共轨喷油系统实现高压喷射与多次喷射功能提供了有力的技术支持。     

燃油温度对直喷式柴油机燃料喷射、燃烧和排放的影响

液体燃料进口温度对直喷式柴油机的影响是显著的。本文研究进口燃油温度对中速柴油机燃油喷射、缸内燃烧及对输出性能及排放的影响,介绍受进口燃油温度影响的主要喷油参数的变化,并开发了简化模型。研究指出：受影响的主要喷射参数包括喷油器喷射终点定时相对于喷油泵致动定时的变化量、喷油率、喷油持续期以及喷油油束的雾化。燃油温度对喷油参数的主要影响来自于燃油体积弹性模量和密度,而燃油黏度的影响不大。开发的模型可以预测由于进口燃油温度的变化引起的喷射参数的改变。预测结果指出,当进口燃油温度升高时,嘴端喷射始点定时相对滞后,喷油率降低,针阀开启持续期相对于基准状态有所延长。通过考察燃油温度对缸内燃烧过程的影响,分析了发动机输出和排放相对于燃油温度的变化趋势。预测指出,对于运行在全负荷下的普通柴油机,燃油温度的升高将会使CO、HC、PM以及烟排放值增高,而使NOx排放值降低,对燃油效率有不利影响。对一台中速四冲程柴油机进行试验得到的输出和排放值结果与趋势分析预测结果吻合。研究结果和开发的模型通常可以用于压燃直喷式液体燃料发动机。     

用于中高速柴油机的新系列共轨式燃油泵

已预见的在未来若干年中严格的环境保护法规加速了中高速柴油机(缸径150～500mm)共轨式燃油系统的大规模发展。对燃油系统的要求包括高压能力(1800巴以上)、全部运行条件下出色的系统性能以及控制能力,而零部件可靠性要高于传统的燃油系统。上述要求激发了新一代共轨式多柱塞燃油喷射泵的开发,其主要特点为:(1)高压能力;(2)燃油输出量覆盖全部市场要求;(3)多种燃料能力;(4)高的泵效率。本文介绍的内容包括:(1)共轨式燃油泵按市场要求而形成的功能;(2)选择的设计方案;(3)为获取最佳综合性能所使用的计算工具(例如:液力分析和计算流体力学分析程序);(4)供选择的燃油流动控制技术。     

高压喷雾降膜蒸发器与干式和满液式蒸发器的技术比较

通过理论和实际应用中的比较分析,客观评价干式和满液式蒸发器各自的技术优势,同时也指出了二者存在的不足。在此基础上,还特别介绍高压喷雾降膜蒸发器的构造和其工作原理及技术特性,并认为高压喷雾降膜蒸发器兼有满液式蒸发器和干式蒸发器的种种优点且克服了其不足,因而应是今后发展的方向。     

高压共轨喷油系统液力特性的仿真研究

利用AVL公司的Hydsim软件建立了高压共轨喷油系统液力过程的仿真模型,对高压共轨喷油系统液力过程进行了仿真计算.通过研究喷油器结构参数对系统液力特性的影响,总结了其对高压共轨喷油系统燃油喷射特性的影响.提出了高压共轨喷油系统的改进方向.     

4气门柴油机进气及喷雾过程的大涡模拟研究

对1台4气门柴油发动机气缸内进气过程及燃油喷雾过程采用大涡模拟方法进行了数值研究.在KIVA 3V中添加了大涡模拟程序.分别采用RANS和LES两种湍流方法对气缸内流场及燃油混合气形成过程进行了对比研究.研究表明,相比较RANS模型,利用大涡模拟可以得到非常复杂的三维湍流结构,还可以捕捉到不规则的小尺度涡团结构.     

柴油机高压油管压力波检测仪的现场应用

介绍了铁道科学研究院机辆所研制的柴油机高压油管压力波检测仪在我段的现场应用情况。该仪器工作稳定，测量的高压油管压力波形稳定可信，能够准确反映柴油机燃油喷射系统的工作状况。     

高压共轨系统的开发

介绍了了L'orange股份有限公司开发并在MTU 4000系列柴油机上应用的高压共轨电控燃油喷射系统的原理及特点。该系统在8000系列柴油机上又进行了改进。高压共轨系统满足了日益严峻的排放法规的要求。     

增压直接喷射汽油机的潜力

Volkwagen集团研发中心在1台喷油器和火花塞中央布置的2．0L燃油分层喷射增压汽油机上分析了油束引导燃烧过程的汽油直接喷射的潜力。同时,Volkswagen品牌在业内的影响力,及其已于1999年量产的第1代直接喷射汽油机,使之成为汽油直接喷射领域内具有实践经验的权威公司。     

利用进气流控制降低燃油耗和排放的研究

近年来，车用发动机不断追求高功率和低燃油耗，所以对能二者兼顾的可变进气流技术进行了模拟计算（流体动力学计算）和实机试验。通过部分阻挡进气歧管，使进气流偏向，从而改善燃烧和燃油耗，并用实车道路试验来验证改善燃油耗的效果。关于排放，以减少冷起动HC排放为目标，进行配组试验。特别是通过测量燃烧辉光，从表示油滴燃烧状况的后辉光分布与HC的关系着手进行分析。部分阻挡进气歧管后强化了空气流动，使燃油液滴分布明显偏向，致使HC排放增加，但形成能抑制油滴壁面附着的进气流时，发现后辉光和HC有所减少。