双对置二冲程柴油机高原环境燃烧过程的模拟研究

为研究高原环境对对置活塞对置气缸(OPOC)二冲程柴油机性能的影响,采用三维数值仿真的方法对不同海拔条件下OPOC二冲程柴油机燃烧过程进行研究。通过混合气特征参数定量分析高原环境对OPOC二冲程柴油机缸内油气混合过程的影响。通过对燃烧特征参数的分析,研究高原环境对OPOC二冲程柴油机燃烧过程的影响以及对OPOC二冲程柴油机性能的影响。结果表明:高原环境下,OPOC二冲程柴油机缸内平均压力下降,平均温度升高,燃烧过程恶化,燃油消耗率增加,Soot排放显著增加,而NO_x排放下降不明显。     

高原环境对缸内燃烧及壁面油膜的影响研究

为了分析高原环境下缸内燃烧过程及壁面油膜生成规律,采用 CFD 方法对不同海拔条件下柴油机燃烧过程进行了三维仿真计算,着重分析了海拔对壁面油膜的影响。结果表明：随海拔升高,过量空气系数降低,滞燃期延长,着火推迟,燃烧恶化,柴油机性能下降;高原条件对壁面油膜生成有较大影响,壁面累计油膜质量随海拔升高而增大,4500 m 海拔下壁面油膜累计质量最大可达19 mg ,约占总油量的8％;壁面油膜在燃油喷射弹着点处形成,随着时间推移,油膜向活塞边缘扩散,在高海拔条件下,燃烧结束时活塞边缘仍有油膜残留。     

高原环境柴油机喷嘴内部流场与缸内温度场的三维数值模拟

采用广安博之等准维模型,建立柴油机高原运行工作过程模型;通过环境模拟台架试验验证了模型的可信性。将准维计算结果作为喷嘴内部气液两相流动和缸内燃烧三维模拟的初始条件,就高原低压、低温、低氧条件对喷孔内燃油流动状态与分布、缸内燃烧过程的影响进行三维数值模拟。海拔3 700m计算结果表明:与平原环境相比,柴油机喷嘴内空穴现象加剧,燃油流动速度增加,喷孔出口燃油分布不均匀度增加;缸内燃烧平均温度比平原最多高出300℃且分布不均匀,燃烧室局部热负荷偏高。研究初步揭示了高原环境柴油机性能劣化机理,为通过优化缸内喷雾和燃烧过程改善高原运行发动机性能提供参考。     

高原环境下柴油机冷却系统性能仿真

利用GT-suite软件建立了柴油机工作过程模型和冷却系统模型并进行直接耦合,通过高原模拟台架试验验证了模型的正确性,进而研究了不同海拔外特性工况下柴油机及其冷却系统性能的变化规律。结果表明:海拔每升高1 000m,柴油机出口水温平均升高5.01%,散热量平均减小6.25%,风扇质量流量平均减小11.20%,柴油机功率平均减小3.55%,燃油消耗率平均增加4.67%;该装甲车辆在海拔1 000~2 600 m低转速区和海拔2 600m以上必须降负荷或者提高冷却系统散热能力后使用。最后以柴油机出口水温不超过报警值为目标,计算得到了柴油机最大允许负荷和风扇最小体积流量增幅MAP图,为高原环境下柴油机及其冷却系统匹配和改进提供了参考。     

某6V 150柴油机变海拔热平衡试验研究

针对6V150增压中冷电控柴油机高原试验存在的问题,在其常规油量控制特性和增压匹配特性下,进行了不同海拔下模拟高原环境的热平衡试验,研究了整机热量分布随海拔变化的规律。试验结果表明：在低转速和高转速工况,随着海拔的升高,该柴油机的总发热量、转化为有效功的热量以及排气散热量先保持不变或略微减小,当海拔高度大于3000 m后开始大幅度下降,而在中间转速工况,基本不随海拔的变化而变化。冷却水散热量在柴油机各转速下随着海拔的升高先逐渐增大,当海拔大于3000 m后,开始出现略微下降的趋势。在3000 m海拔时,与平原相比,最大冷却水散热量增大19％,但在4500 m海拔时,由于功率下降明显,最大冷却水散热量增大15％。     

大气压力和冷却液温度对柴油机性能影响的试验研究

利用内燃机高海拔(低气压)模拟试验系统,研究了大气压力和冷却液温度对柴油机性能与燃烧特性的影响规律。试验结果表明:随着进气压力降低,柴油机最高燃烧压力下降,缸内平均温度大幅升高,燃烧始点推迟且持续期延长,后燃严重,燃烧过程未能及时释放热量,动力性能和燃料经济性下降明显;随着冷却液温度的升高,最高燃烧压力增大,燃烧始点提前且持续期略有延长,燃烧重心略微前移,燃烧放热率减小,且大气压力越低冷却液温度对柴油机燃烧过程的影响越明显。在高海拔(低气压)条件下,提高柴油机冷却液工作温度,可以明显减少冷却液散热量,提高柴油机的热-功转换效率,显著改善柴油机的高原动力性和经济性,同时柴油机热负荷升高幅度并不大。     

车用柴油机加速工况时喷油与燃烧特性的研究

通过柴油机工作过程测量分析系统对一台直喷式车用柴油机加速时的喷油和燃烧过程进行了试验研究和计算,并计算了其加速过程中的总声压级;利用油滴蒸发准维燃烧模型对柴油机加速过程NOx 排放进行了模拟计算。研究结果表明,柴油机喷油和燃烧特性参数的综合效果对NOx排放值产生影响;柴油机加速时的燃烧噪声大于标定工况,加速工况时的NOx 排放浓度值变化较大,有时大于标定工况。     

柴油机高原环境适应性研究综述

总结了我国高原气候环境特点,分析了柴油机高原环境适应性研究的需求,综述了柴油机高原环境适应性研究的发展历程并探讨了进一步的发展方向。指出高原性能提升关键技术研究、高原环境下柴油机适应性标准体系的建立、高原环境下电子控制技术的应用与发展等柴油机高原环境适应性研究是重点和方向。     

两级相继增压对柴油机低负荷性能影响的试验研究

为综合提升陆用与船舶柴油机中低转速工况动力性、经济性和排放性能，搭建发动机性能试验台架，分别从增压系统性能、柴油机燃烧和整机性能三个方面，对比研究了低压级增压、高压级增压、两级增压和两级相继增压四种增压方式对某型柴油机的性能影响。研究结果表明：柴油机运行在推进特性中低转速工况下，与其他增压模式相比，两级相继增压模式能显著提高进气流量，而不引起增压压力的大幅度增加，缸内最高燃烧压力远离极限值，因此可适当增加喷油量，实现中低转速工况较高的扭矩输出；在高温富氧燃烧条件下虽然NO_x排放略有增加，但两级相继增压模式通过排气能量的合理利用，获得了泵气功的收益和燃油消耗率的降低；在推进特性30%负荷下，与低压级增压相比，两级相继增压泵气平均有效压力提升0.019 3 MPa,燃油消耗率降低4.9 g/（kW·h）,经分析得出两级相继增压为柴油机在低负荷工况下最优的增压模式方案。     

CNG/柴油双燃料发动机燃烧特性研究

基于某高压共轨柴油机进行CNG/柴油双燃料发动机的燃烧特性研究。在不同工况下通过改变引燃柴油的喷射参数及空燃比改变燃烧特性,对发动机燃烧压力进行实时测量,对比分析双燃料发动机与柴油机的燃烧差异及引燃油量、引燃时刻和空燃比对双燃料发动机燃烧的影响。基于试验得出双燃料发动机的放热率、起燃时刻及燃烧持续期等特征,从而给出双燃料发动机性能提升建议。