不同喷油模式下柴油机可用能分析的试验研究

通过台架试验的方法,对1台0.5L单缸柴油机进行了热力学分析,将缸内燃烧所释放能量的热量分布和可用能分布进行计算和比较,在此基础之上比较了喷油规律相关参数对热平衡的影响,提出了相应减少不可逆损失、提升热效率的解决途径。试验结果表明:在相同工况下,对于不同的喷油模式,燃烧不可逆损失差异不大,差异主要体现在排气损失和其他部分损失;预喷参数和后喷参数对热量分布影响较小,而喷油压力和主喷正时的影响较为明显。随着喷油压力的增大或主喷正时的提前,燃烧不可逆程度降低,排气可用能损失减少,热力循环的热效率得以提升。而对于余热能回收,排气中流失的可用能回收的潜力和价值较大,将这一部分能量妥善地利用可对整机性能起到明显的改善效果,若排气温度从750K降至500K,通过排气余热能的利用可提升指示功20.91%,达到提升动力性和燃油经济性的目的。     

基于瞬态工况的发动机热平衡试验及模拟分析

热管理作为汽车节能、安全和环保的重要技术之一,是当代汽车研究与开发所面临的主要难点之一。当前我国的汽车热管理系统研究还处于初级阶段,也没有成熟的热管理系统试验研究平台。本文介绍热管理试验要求,及根据试验结果建立发动机热管理系统瞬态仿真平台。众所周知,发动机工作过程中的有效输出只占燃料燃烧所放出能量的一部分,而其余的能量则随着冷却循环系统和排气系统等从发动机中排出。对发动机的热平衡的研究,就是研究燃料的总发热量转换为有效功和其他各项热损失的分配比例,并从这     

采用陶瓷材料的柴油机

<正>内燃机的使用历史已有100多年了,但为了保证发动机各结构部件和燃料的性能可靠,必须有20％以上的燃料能量由冷却系统带走。多年来,为减少或尽可能排除内燃机的这一能源利用上的缺陷,进行了大量的工作,美国密执安州的Daerborn福特发展中心对该项研究工作也进行了几年了。研究工作的目标是一个足以降低热量损失的柴油机燃烧过程,以便能使燃料消耗减少10％～15％。如果取消冷却系统的话,燃烧室表面的平均温度就会由150℃增加约     

基于冷却液温度的内燃机能量流试验研究

内燃机能量流试验是评估不同控制策略下内燃机能耗和指明其改善方向的重要方法。通过试验对1台涡轮增压缸内直喷汽油机进行了基于冷却液温度的能量平衡分析,基于热力学定律,将能量平衡项分为有效功、冷却液损失、排气损失和通过辐射传热产生的未计入热损失。结果表明:小负荷时,随着冷却液温度的升高,燃油消耗率略有下降,NO_x排放量增加;全工况下,HC排放量随着冷却液温度的升高而减少,CO和CO_2排放量变化不大;有效功占比和排气损失占比随负荷的增大而增大,几乎不受冷却液温度的影响;冷却液损失占比随冷却液温度的升高而减小。     

二甲醚均质压燃模式非常规排放的试验研究

在ZS1100柴油机上进行了二甲醚均质压燃、二甲醚—柴油混合燃料燃烧模式下的非常规排放试验研究。试验结果表明,二甲醚均质压燃非常规排放物主要是甲醛,其排放量主要与负荷变化相关,柴油机能够稳定运行的最大扭矩是20 N.m,混合燃料燃烧时,负荷可达到45 N.m。     

基于NEDC工况的发动机能量利用率分析方法

发动机能量利用率是一种分析和评价燃油经济性匹配水平的方法。首先计算出NEDC工况试验时为克服行驶阻力所做的功,再通过NEDC工况试验得出实际油耗,并将油耗转化为完全燃烧所释放的能量。将克服行驶阻力所做功除以完全燃烧释放的能量便是该车型NEDC工况试验时的能量利用率。能量利用率可用于判断开发车型与竞争车型经济性匹配水平的优劣,也可用于判断不同级别车型经济性匹配水平的优劣。     

柴油机燃用生物柴油的排放特性试验研究

在一台四冲程直喷式柴油机上进行了燃用生物柴油混合燃料的试验研究,分析了掺混不同比例生物柴油时柴油机的燃烧与排放性能.结果表明,与燃用纯柴油相比,燃用生物柴油混合燃料可改善燃烧过程,大幅降低HC、CO的排放,但同时会引起NOx排放量的增大;燃用生物柴油可大幅降低微粒排放,且随柴油中掺混生物柴油比例的增大,降低程度也逐渐增大.     

柴油机全工况热平衡台架试验研究

通过某型高强化柴油机全工况热平衡台架试验,确定了该柴油机各工况下燃油释放热量的分配关系及冷却系统各部件的热力学参数和阻力参数,为下一步实现冷却系统的改进及智能化控制提供基础数据;分析了柴油机外特性及2200 r/min负荷特性各工况点有用功、冷却水带走热量及废气带走热量的变化规律,为提高柴油机有效效率指明了方向。     

柴油机燃烧生物柴油试验研究

研究了ZS195柴油机燃烧生物柴油时燃烧系统参数对柴油机经济性能的影响,通过试验确定了这些参数的最佳值。在这些参数范围内,ZS195柴油机标定转速功率可达到原机水平,燃烧效率可达到32%以上。     

高低压EGR对增压天然气发动机燃烧与排放的影响

通过台架试验对一台增压天然气发动机分别采用高压废气再循环(EGR)和高低压废气再循环系统时发动机的燃烧与排放特性进行了试验研究,并结合数值模拟方法对发动机的能量平衡进行了定量分析,探究不同EGR引入系统对天然气发动机经济性的影响.发动机台架试验结果表明:与高压EGR相比,发动机采用高低压EGR系统时,火焰发展期和快速燃烧期缩短,燃烧相位提前,缸内最高燃烧压力和最大瞬时放热率增加;HC和CO排放降低,NO x排放增加;燃气消耗率下降4.5％ ～9.3％.发动机能量平衡分析结果表明:发动机采用高低压EGR系统时摩擦损失增加,泵气损失、传热损失和排气能量损失减少,其中,排气能量损失的减少幅度最大.     

直喷式柴油机燃用柴油——LPG双燃料燃烧与排放特性的试验研究

对在单缸直喷式柴油机上进行的柴油——LPG双燃料发动机燃烧和排放特性研究表明，双燃料发动机动力性没有出现功率损失的现象，热效率在高负荷时有一定的改善；着火滞燃期比纯柴油长，燃烧持续期缩短。排放试验表明，双燃料发动机为降低NOx和微粒排放提供一种有效途径。     

Effect of Charge Density on Spray Characteristics,Combustion Process,and Emissions of Heavy-Duty Diesel Engines

In-cylinder charge density at top dead center is an important parameter of diesel engines and is influenced by intake pressure, intake temperature, and compression ratio. The effects of charge density on fuel spray, combustion process, and emissions were investigated by using a constant volume bomb and a heavy-duty diesel engine. Spray development resistance increased with the increase of the charge density in the constant volume bomb. It was found that short spray penetration was accompanied by a large spray cone angle in the former stage with high charge density. However, the equivalence ratio was lowered and the degree of homogeneity of the mixture was increased in the later stage owing to the rapid interaction of fuel and gas at a high mixing rate. Combining the first law of thermodynamics and the second law of thermodynamics for analysis, as the charge density increased, the gross indicated thermal efficiency (ITEg) was improved. However, pumping loss had to be considered with higher charge density. Under this condition, the brake thermal efficiency (BTE) trend was increased initially and decreased subsequently. Under high-load operation (1200 r/min BMEP, 2.0 MPa), the minimum charge density value of 44.8 kg/m³ was found to be reasonable. This charge density was suitable for combustion and brought about minimum exhaust energy and trade-off emissions. Moreover, by analyzing two operation conditions in terms of the maximum BTE with the Miller and the conventional cycles, compression temperature and combustion temperature were reduced in the Miller cycle with the charge density 44.8 kg/m³. A high C_p/C_v could improve the cylinder exergy/power conversion process by its positive effect of increasing the specific heat ratio. Owing to the interaction between a high C_p/C_v and exergy loss to heat transfer, the condition with the minimal charge density could produce more piston work.     

混氢对柴油机燃烧及排放影响的试验研究

将氢气喷入柴油机进气道内进行试验,以研究柴油混氢对柴油机燃烧及排放性能的影响.试验中发动机转速固定在1 400r/min,在不同初始转矩下改变氢气在混合燃料中的质量分数,并保持燃料总质量不变.试验结果表明柴油混氢燃烧可缩短燃烧持续期,增大最大爆发压力及放热率峰值,且使峰值位置提前(氢质量分数为9%时放热率峰值提高20%),增大发动机的输出转矩,并能降低柴油机的各主要排放物(在中低转矩下CO及碳烟排放下降了30%～50%).     

二甲醚发动机的燃烧与排放研究

在一台2135直喷柴油机上，对燃油供给系统进行了适当的改造，测试了燃用二甲醚发动机的燃料喷射时刻、气缸压力和有害排放，计算分析了放热规律及滞燃期变化规律。研究结果表明，在供油提前角相同的情况下，二甲醚的喷射延迟比柴油长而滞燃期比柴油短，着火时刻落后于柴油；二甲醚的最大放热速率小，而燃烧持续期短；二甲醚发动机接近无烟排放，N0x排放浓度显著低于柴油机。     

生物柴油-柴油-乙醇混合燃料的燃烧与排放特性

为了改善发动机燃用高比例生物质混合燃料的性能,在中等比例的生物柴油-柴油混合燃料中分别添加5%、10%和20%体积比的乙醇（分别用BD50E5,BD50E10和BD50E20表示）,在一台6缸增压共轨柴油机上,将发动机的转速稳定在1 600 r·min^-1,选择7个不同的负荷点测定不同掺混比生物柴油-柴油-乙醇混合燃料的燃烧与排放性能,并将其与柴油进行对比。结果表明：在平均有效压力为0.322 MPa的低负荷条件下,发动机为预喷加主喷喷油策略,在预喷的低温反应阶段生物柴油-柴油-乙醇混合燃料产生了大量羟基自由基,因此混合燃料的缸内最大压力和最大瞬时放热率均高于柴油;随着负荷的增大,当平均有效压力为0.805 MPa时,发动机的喷油策略转变为单段喷射,乙醇的热值较低导致生物柴油-柴油-乙醇混合燃料的缸内最大压力和最大瞬时放热率低于柴油;随着乙醇掺混比的增大,受乙醇低十六烷值和高汽化潜热的影响,生物柴油-柴油-乙醇混合燃料的滞燃期明显延长;强烈的预混燃烧和乙醇的高含氧量使混合燃料的燃烧速度明显加快,乙醇的添加有利于燃料集中放热从而缩短燃烧持续期;与纯柴油相比,BD50E5,BD50E10和BD50E20的NO_x排放量分别升高了10.46%、12.59%和17.52%,碳烟排放量分别降低了37.91%、45.85%和49.25%,CO排放量分别降低了20.24%、36.43%和46.43%,HC排放量分别降低了12.53%、4.40%和0.76%。     

柴油微引燃乙醇发动机燃烧、性能及排放特性研究

柴油微引燃乙醇发动机采用进气道喷射乙醇、缸内直喷微量柴油引燃的方式进行燃料供给。基于单缸四冲程柴油机,对其燃烧、性能及排放特性进行研究,固定引燃柴油喷射量为发动机能实现压燃着火的最小值,在进气压力为0.15 MPa时比较不同乙醇喷射量的工况组,通过改变柴油喷射时刻进行工况扫描。结果表明,引燃柴油的喷射时刻对发动机的燃烧、性能和排放影响显著。柴油微引燃乙醇发动机在中高负荷能够稳定运行,指示热效率可达34%以上,通过适当调节柴油喷射时刻,可以有效控制未燃碳氢(UHC)、NO_x与CO排放,同时可以实现极低的炭烟排放。柴油微引燃乙醇发动机燃烧模式为预混合或部分预混合燃烧,燃烧有两阶段放热特征,改变引燃柴油喷射时刻,可以有效控制燃烧相位。     

柴油机节能减排技术发展及展望

随着能源紧缺和环境污染问题的日益严重,当前国内外法规对柴油机节能与排放的要求越来越高,柴油机节能减排技术发展面临着新的挑战。文章主要从柴油机燃烧与喷射技术等4个方面介绍了国内外柴油机技术的发展现状,分析了当前柴油机在节约能源和降低污染物排放方面的研究进展,指出使用代用燃料及采用联合动力是未来柴油机技术的发展趋势。     

大功率柴油机燃烧过程高原实车测试与分析

开发了柴油机燃烧过程实车测试系统,分别在羊八井地区和北京地区进行实车试验。原位空载条件下测试了某大功率柴油机8种转速时的示功图和燃油消耗量,并对两地区柴油机最高燃烧压力、燃油消耗量、放热率、指示热效率和燃烧效率进行了对比分析。结果表明,柴油机在高原地区的燃烧具有以下特点:最高燃烧压力比平原地区低1～2.4 MPa,对应相位滞后;燃油消耗量高2～10 kg/h;燃烧速率降低,燃烧过程滞后;指示热效率为25.2%～30.7%,较平原地区低17.5%～20.5%;燃烧效率为77.2%～85.3%,较平原地区低13.6%～20%。