后喷参数对柴油机燃烧与排放特性的影响

本文中研究了某电控高压共轨柴油机,在两种不同工况下,后喷参数对发动机的燃烧、排放和油耗的影响规律。结果表明,引入后喷对缸内压力无明显影响,放热率曲线出现二次尖峰,缸内平均温度降低;随着喷油间隔的增大,二次放热率峰值逐渐后移,Soot排放先降后升,喷油间隔对NOx和油耗无明显影响;随后喷油量增加,主燃烧段放热率峰值下降,二次放热率峰值上升,Soot和NOx排放均降低,油耗稍有上升。     

预混合氢气对柴油机燃烧和排放性能的影响

针对预混合氢气的柴油机,在AVL Fire软件上建立了计算模型,并与试验结果进行对比,验证模型的准确性。在此基础上改变了喷射策略,对发动机缸内工作过程及相应的燃烧和排放性能进行数值模拟和分析。研究结果表明：随着预混合氢气质量分数的增加,缸内压力和温度升高,NOx 排放恶化,Soot排放改善;随着预喷射油量和预喷间隔角的增加,NOx 质量分数升高,Soot质量分数降低;随着后喷射喷油量的增加,缸内压力和放热率稍微减小,NOx 和Soot质量分数降低;随着后喷间隔角的增加,缸内压力、放热率、NOx 和Soot排放均未发生明显变化。     

燃油多次喷射控制策略对单缸柴油机燃烧与排放特性的影响

基于高压共轨系统对一台单缸柴油机采用燃油预喷射控制策略时的燃烧特性与排放特性变化规律进行了研究。在保持循环油量不变的前提下,通过控制每循环燃油的喷射次数、预喷油量、预喷与主喷的间隔角,对发动机缸内燃烧压力、放热规律、压力升高率及排放变化规律进行了分析。试验结果表明：当预喷油量小于5 mg/循环时,发动机能够在维持炭烟颗粒不增加的同时降低NO x的排放,同时发动机的压升率也较无预喷工况有所降低;多次喷射燃烧过程对燃油消耗率的影响较小,较无预喷工况略有上升,但通过对预喷角度、预喷油量及间隔角的合理匹配,能够实现对燃油消耗率的进一步优化。     

共轨喷射系统参数对柴油机性能影响的模拟计算

通过应用AVL公司先进的发动机模拟计算软件BOOST建立了电控D6114ZB发动机的仿真计算模型并进行试验验证;应用MCC燃烧模型,分析了在标定工况相同喷油量和喷油提前角下不同的喷油规律对发动机性能的影响;给出了共轨压力和喷油规律对发动机性能和排放等的影响规律。     

多次喷射对柴油机燃烧与排放影响的试验研究

基于1台高压共轨涡轮增压柴油机,采用不同的预喷正时、预喷油量与后喷正时等,研究了多次喷射对燃烧放热、排放生成与燃油经济性的影响,以实现均质压燃和低温燃烧过程。研究结果表明:随预喷正时提前,缸内峰值压力降低,主燃阶段的滞燃期缩短,NOx和炭烟排放均降低;随预喷油量增加,预喷阶段燃烧的放热率和最大压力升高率增大,NOx和HC排放增大,而PM和CO排放降低;随后喷始点推迟,缸内压力与主放热率峰值差异变小,NOx排放降低,但炭烟排放先增大后逐渐降低。     

掺混比例和预喷定时对二甲醚-乙醇发动机燃烧和排放的影响

针对一台电控共轨二甲醚发动机,研究了乙醇掺混比例和预喷定时对发动机燃烧及排放的影响。结果表明,采用预喷策略后,混合气放热模式由单阶段放热转变为两阶段放热,主喷定时对缸内燃烧规律影响明显变弱。随着预喷定时的提前,放热模式由两阶段转变为三阶段,NO_x排放显著降低,CO和HC排放逐渐升高。最大压力升高率在预主喷间隔角为20°CA时,由预喷燃料燃烧引起,而预喷定时提前后主要由主喷燃料燃烧引起。相同预喷定时工况下,随着乙醇掺混比例的增加,预喷燃料的放热峰值降低,放热始点延后;NO_x排放降低,CO和HC排放增大。     

预喷射对轻型车用柴油机排放性能的影响

以某轻型车用柴油机为样机,研究了预喷射对柴油机排放及燃油经济性的影响.研究表明:采用预喷射可以对燃烧室进行预热.缩短主燃烧滞燃期,降低缸内最高燃烧温度,从而降低NOx的排放,同时炭烟排放及燃油经济性要好于单纯推迟喷油提前角的单次喷射方案;随着预喷油量的增加,NOx炭烟和燃油消耗率都有所上升,预喷提前角对轻型车用柴油机燃...     

电控单体泵预喷射技术的仿真研究

对电控单体泵高压燃油喷射系统进行预喷射技术的研究。在AMESim中搭建了电控单体泵系统的模型并进行仿真和试验验证,结果表明该模型能够较为准确地预测燃油喷射系统的基本参数变化规律。在此模型基础上进行预喷射仿真研究,其结果显示:预喷射在油管内形成压力波动,对主喷产生影响;预喷油量越大,主喷油压波动越大,平均主喷油压越小,导致相同喷油脉宽下主喷油量减少。虽然预喷射形成的压力波动随转速的升高而减弱,但中低速时的影响不可忽视,故如采用预喷射,须重新标定主喷脉宽MAP。     

预喷参数及EGR对柴油机噪声影响试验研究

柴油机的燃烧过程受喷油次数、喷油时间、喷油量、喷油压力以及EGR开度等参数影响。燃烧过程中缸内缸高频压力振荡与燃烧噪声有很强的关联性。为研究预喷策略以及EGR对4缸高压共轨柴油机整机噪声的影响规律,在柴油机不同方位布置了9个声压传感器,对平均声压级以及频谱特性进行了分析。试验结果表明:在低负荷低循环油量工况下,预喷会使整机噪声恶化;在高负荷高循环油量工况下,少量预喷油量可缩短滞燃期,达到较好的降噪效果,但随着预喷油量的增加,整机噪声仍会恶化;适当延迟主喷可以降低主燃烧对应的峰值频率段声压级;提前预喷会增加预燃烧对应频段的声压级,在频谱图上出现两个声压级峰值;适当地增加EGR开度可以降低整机噪声。     

基于柴油机排气热管理的喷油策略控制试验研究

为有效满足柴油机中低转速、中小负荷工况下颗粒捕集器(DPF)主动再生时的工作温度需求,利用发动机台架试验研究了中低负荷稳态工况下主喷正时、近后喷及次后喷参数等排气热管理主动控制措施对缸内燃烧过程、排气热状态及排放性能的影响规律。稳态试验结果表明:推迟主喷提前角缩短了滞燃期,燃烧持续期延长,缸内最高燃烧压力及峰值温度下降,瞬时放热率峰值减小且燃烧重心后移,同时燃油消耗率及烟度略有增加,DOC入口温度提升也不明显;引入近后喷使得缸内最高燃烧压力降低,但放热率第二峰值及后燃期有所增加,近后喷油量与主-近后喷间隔角的合理匹配能适当提高DOC入口温度,最高增幅可达19.3%,同时也能有效改善NOx排放和烟度;次后喷油量的增加能显著提升DPF入口温度,最大增幅达70%,但会导致燃油消耗率及HC逃逸量增加。依据样机全工况排温分布状态提出各区域升温喷油控制策略:低负荷区域采用"近后喷+次后喷"的喷油组合,并且采用较大喷油量;中大负荷区域逐渐减少近后喷,直至无近后喷,同时将主喷适当提前。     

EGR对柴油-天然气双燃料发动机稀燃的影响

在一台由柴油机加装天然气供给系统改装而成的双燃料发动机上进行试验,分别研究了EGR率和过量空气系数(a)随喷油提前角变化对双燃料发动机的影响。结果表明:当EGR率为0时,a过大导致热效率降低。增大喷油提前角使着火提前,燃烧得以改善,最大压力升高率和最高燃烧压力提高,热值折合燃料消耗率降低。喷油提前角一定时,最大压力升高率、最高燃烧压力随EGR率的增大先升高后降低,热值折合燃料消耗率先降低后升高,EGR率为20%时热值折合燃料消耗率达到最低值。采用EGR技术能有效降低NOx排放,但HC,CO,CH4和炭烟排放随着EGR率的增大而增大;增大喷油提前角使缸内柴油预混燃烧比例增加,HC,CO,CH4和炭烟排放降低。因此,采用EGR时应适当增加喷油提前角。     

预喷射对生物柴油发动机燃烧及排放特性影响研究

研究了不同预喷条件下满足国Ⅴ排放的高压共轨柴油机燃用混合燃料BD20（含80％体积分数的国Ⅴ柴油和20％体积分数的餐饮废油制生物柴油）的燃烧及排放特性。结果表明：采用预喷射后滞燃期有所缩短,燃烧持续期有所增大。相比于预喷间隔,预喷油量对滞燃期及燃烧持续期的影响更为显著;预喷射显著减小了主燃烧的压力升高率,改善了燃烧的剧烈程度,且低负荷取较小预喷间隔、高负荷取较大预喷间隔效果较优;采用预喷射后NO x 排放均有所降低,大部分预喷射条件下PM 排放有所增加,各负荷均存在着较佳预喷射方案,可以同时改善NO x 及PM 排放。     

预喷策略耦合EGR对DN双燃料发动机工作过程的影响

基于三维流体力学软件,模拟研究了不同预喷策略耦合EGR对柴油/天然气(DN)双燃料发动机燃烧和排放特性的影响,研究表明:柴油预喷射量(FDIR)固定,预喷时刻(FDIT)提前至-10(°)CA ATDC以前时,燃烧质心(CA 50)更加靠近上止点,有利于降低CH_4、HC、CO和Soot排放,但NO_x排放大于单次喷射且在-20(°)CA ATDC时达到峰值;FDIT提前至-10(°)CA ATDC时,FDIR的增加对排放影响不大,FDIT提前至-10(°)CA ATDC以前时,较大的FDIR使CH_4、HC、CO和Soot排放保持在较低水平;随EGR率增加,不同预喷策略下CH_4、HC、Soot、CO排放总体呈上升趋势;当EGR率达到15%、FDIT提前至-20(°)CA ATDC、FDIR为30%时各项排放值均低于单次喷射;当EGR率达到25%时,缸内燃烧变差,不同预喷策略下NO_x排放均降至最低,CO、Soot排放都超过了单次喷射。     

乙醚助燃对柴油机冷起动性能影响的试验研究

为了提高柴油机低温起动速度和平稳性,在减小起动喷油量及增加起动阻力矩条件下,向柴油机进气道内预喷不同量的乙醚,研究乙醚助燃对柴油机起动循环数和燃烧排放特性的影响。结果表明:在标定油量下,进气道预喷少量助燃乙醚对起动循环数没有明显影响,但起动过程最高缸压及最大压力升高率显著增大;预喷助燃乙醚并减小起动喷油量能有效改善柴油机的起动粗暴性;减少起动喷油量并增加起动阻力矩时,在进气道预喷占起动初始循环油量热值20%的乙醚,能有效加快起动过程,将起动时间提前3～5个循环;进气道预喷乙醚后燃烧放热提前,放热率峰值减小,压力升高率降低,起动燃烧过程更加平稳,但会导致起动过程HC和CO排放增多。     

预喷对柴油机燃烧与排放的影响

在一台4缸柴油机上研究预喷策略(预喷率和预喷间隔)对燃烧与排放特性的影响。研究结果表明:与单次喷射相比,采用预喷策略后,最大压力升高率和NO_x排放降低,soot、THC和CO排放升高,热效率提高;增大预喷率,预喷放热率峰值、soot、THC和CO排放升高,NO_x排放降低;增大预喷间隔,热效率和soot排放降低,最大压力升高率、THC和CO排放升高;改变预喷间隔对NO_x排放无明显影响;在小负荷工况下,与单次喷射相比,采用大预喷率和小预喷间隔策略能同时实现柴油机较高热效率和较低NO_x排放。     

柴油-天然气双燃料发动机替代率与喷油提前角优化

利用GT-power软件建立了柴油-天然气双燃料发动机工作过程仿真模型,用偏最小二乘回归方法建立NO_x,HC,CO和烟度排放模型,研究燃料替代率和喷油提前角对发动机可靠性和排放的影响。以发动机可靠性作为优化约束条件,兼顾动力性和排放,对各工况的替代率和喷油提前角进行优化。把优化后的替代率和喷油提前角脉谱图嵌入发动机电子控制单元中,通过台架试验对替代率和喷油提前角进一步优化,最终得到满足可靠性、动力性、经济性和排放的最优替代率和喷油提前角。     

喷孔数调控活性分层对乙醇-柴油双燃料燃烧的影响

基于1台自然吸气的单缸柴油机,结合缸内三维燃烧仿真计算,研究了不同直喷正时、不同预混比例条件下,直喷喷油器的喷孔数对乙醇-柴油双燃料发动机燃烧和排放特性的影响。结果表明,优化直喷喷油器的喷孔数,能影响直喷柴油的缸内分布,调控乙醇-柴油双燃料发动机燃烧过程。减少喷孔数,可以有效降低缸内高活性柴油的分布区域,减少初始着火的位置,从而降低缸内最高燃烧压力和压力升高率,并且可以在炭烟排放保持较低水平的基础上,降低氮氧化物(NO_x)排放。随着乙醇预混比例的增大,喷孔数对燃烧和排放的影响先增大后减小。随着喷油提前角的增大,由于直喷燃油在缸内混合较为均匀,喷孔数的影响作用逐渐减小。     

电控高压共轨柴油机燃用生物柴油-柴油混合燃料的燃烧特性

针对1台6缸增压中冷电控高压共轨柴油机,在不改变原柴油机结构和喷油参数的条件下,研究了生物柴油的掺混比例对发动机燃烧特性的影响。结果表明:小负荷时发动机有预喷射,随着生物柴油掺混比的增大,生物柴油-柴油混合燃料的滞燃期缩短、缸内最高燃烧压力下降,预喷阶段压力升高率峰值和瞬时燃烧放热率峰值减小,且对应的相位提前;主喷阶段压力升高率峰值和瞬时燃烧放热率峰值增大,且对应的相位后移。随着负荷的增大,发动机喷油策略改为单次喷射,随着生物柴油掺混比的增大,缸内最高燃烧压力下降,燃烧持续期缩短,压力升高率峰值略有增大,瞬时燃烧放热率峰值逐渐减小且对应的相位前移。两种不同负荷条件下,随着生物柴油掺混比的增大,混合燃料的指示热效率逐渐下降。     

柴油-天然气双燃料发动机模拟计算

用GT-Power和AVL-Fire建立柴油-天然气双燃料发动机燃烧过程的一维模型和燃烧室三维模型,并对模型进行拟合,从一维模型中观察缸内压力、最大压力值位置、最大压力升高率和功率,从三维模型中观察燃烧因子、NOX、Soot、CO和CH_4的变化情况,仿真发现:气缸最大压力值为15.92MPa,最大压力值位置723.4℃CA,最大压力升高率0.75MPa/°CA;随着燃烧因子增加,缸内温度增大,在燃烧点附近产生CO、NO_X、Soot开始增加;当燃烧因子减小时,缸内高温继续扩散,充满燃烧室大部分空间,CO、NOX、Soot均出现先增加后减小的变化;CH_4先均匀充满整个燃烧室,在喷油开始时刻,燃烧室喷油点处的CH_4浓度最大,随着燃烧的进行,CH_4浓度减小,当燃烧结束后,燃烧室边沿浓度较高。     

燃油2次喷射对柴油机性能的影响研究

研究了主喷射提前角和后喷射提前角对Ricardo Hydra单缸柴油机动力性能及排放性能的影响.结果表明.当该柴油机主喷射提前角为11°、后喷射提前角为3°时,柴油机最高爆发压力与采用单喷射时最高爆发压力相差不大,但平均有效压力却提高明显;随着喷油提前角的后移,烟度排放增加,NOx排放减少,HC排放增加.分析了主喷射和后喷射时该柴油机燃烧过程.