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。     

燃烧相位对柴油机低温燃烧影响的试验研究

本文就燃烧相位CA50对柴油机低温燃烧性能和排放的影响进行试验研究。结果表明,CA50在上止点附近时,指示热效率最高,燃油消耗率最低,但最大压力升高率也最高,工作粗暴。随着CA50的推迟,CO和碳烟的排放升高,THC和NOx排放降低。为满足更严格的排放标准,可在小EGR率时采取晚喷方式;大EGR率时采取早喷方式。为兼顾性能和排放,在本研究的工况下,最佳的CA50为上止点后4°CA。喷油控制策略主要取决于爆发压力的限制和对原始排放的要求,EGR和喷油策略共同决定燃烧相位CA50。     

轻型柴油机预混合低温燃烧和排放性能的试验研究

本文中对比分析了某四缸轻型车用柴油机喷射正时、废气再循环(EGR)率和喷射压力对燃烧过程和污染物排放的影响规律。结果表明:采用适时早喷或者晚喷策略均能延长滞燃期而改善可燃混合气的均匀性,以实现部分预混合燃烧,抑制碳烟排放。适时早喷策略相对晚喷策略更有利于降低碳烟排放,但将受到NO_x排放恶化的限制。引入EGR后,适时早喷不但可降低缸内燃烧温度抑制NO_x排放,还可有效解决因早喷带来的燃烧相位过早的问题,从而提高燃烧效率,改善燃油经济性,在高EGR率区域可兼顾有效燃油消耗率、NO_x和碳烟排放。而晚喷条件下,引入EGR后会进一步加重后燃现象,使有效燃油消耗率和碳烟排放有所恶化。随着喷射压力的提高,适时早喷时,燃烧放热过程变缓,瞬时放热率峰值和缸内平均温度降低,从而可同时降低NO_x和碳烟排放,而晚喷则相反,NO_x排放随着喷射压力的提高而有所上升。而不论适时早喷还是晚喷,有效燃油消耗率受喷射压力的影响很小。     

VNT和EGR耦合对柴油机性能及排放特性影响的试验研究

针对VNT-EGR技术在国六柴油机上的应用,研究了VNT与EGR耦合对柴油机经济性和排放特性的影响规律。通过VNT与EGR开度的正交试验,并结合喷油参数进行与柴油机的优化匹配。研究结果表明:VNT增压器与EGR同时工作时,EGR开度增加导致可利用的排气能量降低,增压器的效率向低效率区域移动,减小VNT开度可改善这一现象;相同EGR开度下,减小VNT开度可以提高柴油机的空燃比,在炭烟排放水平相同的条件下,可以实现更大的EGR率,进一步降低NO_x比排放,炭烟与NO_x的总体排放水平有所降低,燃油消耗率随VNT开度的减小呈先降低后升高的趋势,是泵气损失与缸内燃烧状况共同作用的结果;VNT与EGR开度的正交优化大幅度降低了NO_x比排放,烟度与油耗有所上升,但低速大负荷的经济性会有所改善,配合喷油参数优化,可以在满足NO_x原排的条件下,经济性最优。     

EGR对高压共轨柴油机小负荷工况燃烧过程及排放性能的影响

以某轻型车用高压共轨柴油机为样机,研究了在小负荷工况条件下,EGR率对柴油机排放、燃烧过程及燃油消耗的影响。试验结果表明:EGR减小了缸内最高燃烧压力及压力峰值,使压力升高率略有增加,降低了瞬时放热率与峰值,延长了燃烧持续期,降低了缸内温度峰值及平均温度。在小负荷工况,EGR可以同时有效改善NOx,HC及CO排放,当EGR阀全开,EGR率为42%时,NOx排放降低了38.7%,HC降低了39.6%,CO排放降低了21.3%;PM排放先随着EGR率增加而减小,EGR率超过某一值后,PM排放增加,整个PM排放曲线呈现"鱼钩"状变化趋势。EGR对小负荷工况燃油耗性能影响不大。     

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。     

内外EGR和喷油压力对柴油机低温燃烧的影响

在1台装有电液可变气门的单缸柴油机上,通过改变内外EGR策略和喷油压力,对柴油机小负荷工况下低温燃烧的燃烧特性和排放特性进行了试验研究。内部EGR通过排气门两次开启实现,发动机转速和喷油量分别固定为1 500r/min和20mg/cycle。研究结果表明,通过高EGR率控制可以实现超低NOx排放,其中采用高喷油压力可以降低内部EGR的炭烟排放,而采用低喷油压力可以降低外部中冷EGR的HC和CO排放。在内外EGR耦合控制策略中,提高内部EGR比例可以降低HC和CO排放,但改善效果逐渐减弱,同时为了抑制炭烟排放,需要结合更高喷油压力,而提高外部中冷EGR比例可以获得较高热效率。     

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。     

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。     

进气道预混天然气对生物柴油发动机燃烧与排放性能的影响

在1台QCH 1105单缸柴油机上,试验研究了进气道预混天然气对生物柴油发动机燃烧与排放性能的影响。结果表明:随着天然气预混比例的升高,生物柴油发动机最大燃烧压力减小,燃烧相位推迟,缸内平均温度略有下降,NOx排放明显降低;预混天然气时,大负荷工况下燃油消耗率有所下降,HC和CO排放有所增加,炭烟排放随着天然气预混率的升高大幅降低。可见,进气道预混天然气对改善生物柴油发动机的经济性和排放性具有良好的潜力。