涡轮增压柴油机进气流量建模研究

利用增压柴油机外特性试验数据,将用于计算增压燃气发动机进气流量的经验公式系数进行重新标定,建立增压柴油机进气流量估算模型。通过ESC和ETC试验分别进行增压柴油机稳态工况与动态工况模型预测流量与实测流量的对比验证。结果表明,稳态工况时,模型中两拟合公式结合使用,相对误差在(-10%,+10%)范围内;瞬态工况时,模型预测流量相对于试验流量的跟随性都较好,在瞬态小流量工况时选用一次拟合关系式计算效果更好。     

进气节流对柴油机低负荷性能影响的试验研究

在柴油机上加装节流阀是提升小负荷工况排温、改善排放的途径之一,但会对柴油机的其他性能造成影响。本研究通过给柴油机加装节流阀,研究了进气节流对柴油机小负荷工况性能的影响。试验结果表明:进气节流对柴油机的排温和NOx排放提升明显;柴油机进气节流后缸内压力下降,缸内平均燃烧温度、机械效率升高,滞燃期延长,燃烧始点后移;中低转速小负荷工况,随着节流程度的增加,燃油消耗率和烟度增加;高转速小负荷工况,一定范围内通过进气节流可以实现燃油消耗率和烟度的降低。2 500r/min,29N·m工况,保持EGR阀全开,随着节流程度的增加,NOx和烟度出现同时下降趋势,当空气流量由191.4kg/h降至140.6kg/h时,燃油消耗率、NOx、烟度分别下降了7.9%,58.1%,27.3%,排温提升了42.5%。     

边界条件对车用柴油机油耗、排放的影响研究

以某车用柴油机为研究对象,对其特征工况进行自定义,通过调节额定工况边界条件,基于正交试验理论,对边界条件进行划分,并对不同工况下油耗、原机排放进行了测试。试验表明,在各自定义工况下,进气负压、中冷后温度、排气背压的增加,均会引起比油耗的增加;进气负压、排气背压增加引起NOx比排放减少,中冷后温度增加引起NOx比排放增加。     

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。     

国Ⅳ柴油机SO_2排放特性试验研究

在发动机台架上进行了某国Ⅳ柴油机的ESC测试,并利用FTIR气体分析仪对其SO2排放进行测量。对比了有无DOC+POC两种情况下发动机的SO2排放特性,分析了发动机进气方式、供油提前角和EGR率等参数对SO2排放的影响。结果表明,SO2与燃油消耗量之间有较好的相关性,DOC+POC后处理可有效减少常规污染物(NOx除外)和SO2的排放,增加进气压力和推迟供油可降低SO2的排放量。     

国Ⅳ柴油机NO_2及NH_3排放特性试验研究

在CVS全流采样的发动机台架上,按ESC行驶工况对国Ⅳ柴油机进行测试。通过对比有无DOC+POC和SCR排放后处理装置情况下发动机的NO2和NOx排放特性,对NOx排放中NO2的比例和SCR系统的二次污染物NH3的排放进行了分析。研究结果表明DOC+POC可以使NOx中NO2的比例升高,但对大部分工况下NOx的排放量影响较小;采用SCR系统时NO2的比例比DOC+POC系统要低,还造成NH3的排放,尤其是高负荷工况下更为严重。     

分子筛型SCR对车用柴油机排放改善的试验研究

商用车柴油机多采用DOC+SCR的后处理系统来满足国Ⅳ、国Ⅴ排放标准的要求,而不同类型SCR的催化特性对最终污染物排放影响也不同。试验获取了一支铜基分子筛型SCR,基于1台2.8L柴油机和一支钒基SCR,运行了车用柴油机稳态循环(ESC)和瞬态排放循环(ETC),研究并分析了其对柴油机污染物的减排特性。结果表明,相较于钒基SCR,运行ETC循环时分子筛型SCR对发动机NOx和PM排放的减排效率分别提升19%和33%;分子筛型SCR对NOx的低温转化效率更高,且由于对排气流量不敏感,在高空速工况下其转化效率显著高于钒基SCR;分子筛型SCR对颗粒物个数的减排效率弱于钒基SCR,达7%以上,容易将大质量颗粒物分解为小质量颗粒物;两种SCR均对CO和HC具有一定的减排效果,减排率可达20%左右。     

两缸共轨柴油发动机空气质量流量传感器信号处理方法研究

详细分析了两缸发动机的冲程分布特性,制定了4种模式信号处理方法,试验对比分析了不同发动机工况下,使用4种模式处理方法时的测量精度、发动机NOx排放和碳烟排放。通过详细的试验结果研究,最终找到了适合于两缸共轨柴油机要求的空气质量流量传感器信号的处理计算方法。     

不同路线国Ⅳ车用重型柴油机非常规排放试验研究

采用AVL全流采样系统对3台国Ⅳ车用重型柴油机进行了ESC、ETC循环试验,研究了分别采用DOC+POC、DOC+DPF和SCR 3种不同技术路线时发动机NO2、SO2、NH3、HCHO和NOx的排放特性.结果表明,无论是ESC循环还是ETC循环,3种技术路线下的CO、HCHO、NH3排放依次恶化,NO2在NOx排放中的比例依次明显下降,但SCR路线在油耗和CO2排放方面具有相对优势.     

提高国Ⅲ柴油机排放水平的试验研究

通过安装EGR和DOC+POC耦合式后处理装置,对一款国Ⅲ高压共轨柴油机进行了改造和排放升级试验.通过调节EGR和供油参数,对改造后发动机的ESC十三工况点分别进行了排放优化,并按照优化结果进行了ESC试验验证,试验结果表明该发动机通过改造和优化,ESC排放水平能满足国Ⅳ限值.同时对EGR和供油参数的调节以及后处理装置...     

GTL燃料发动机的性能及排放特性

进行了柴油机燃用柴油、天然气制油GTL燃料及GTL-柴油混合燃料(GTL燃料体积分数分别为10％和20％)的外特性、负荷特性和ESC十三工况试验,研究了柴油机燃用GTL燃料的动力性、经济性和排放特性.试验结果表明:与燃用柴油相比,随着GTL燃料比例的增大,柴油机排放逐渐降低.燃用GTL燃料时的外特性功率和扭矩与柴油相当...     

含氧燃料与进气氧浓度对柴油机燃烧与排放的影响

在1台4缸高压共轨柴油机上,通过向柴油中掺混0%,10%,20%正丁醇(质量分数),研究了在不同进气氧浓度条件下,掺混燃料含氧量对柴油机燃烧特性与排放的影响规律。研究结果表明:进气氧体积分数处于20%~21%之间时,燃用3种燃料的滞燃期均不随氧浓度的变化而变化;随着掺混比例的增加,燃料中含氧量增加,这导致了滞燃期的增加,且随着进气氧浓度的降低,滞燃期受燃料性质的影响作用不断增强;随着燃料中含氧量增加,炭烟(Soot)排放逐渐减小;掺混燃料的含氧量对NO_x排放的影响不明显,而对指示热效率的提升有积极作用,在进气氧体积分数小于15%时,燃料含氧量对指示热效率的促进作用减弱。     

Improvement of combustion efficiency and emission characteristics of IC diesel engine operating on ESC cycle applying Variable Geometry Turbocharger (VGT) with vaneless turbine volute

Based on experimental data, the present study investigates the influence of turbine adjustment in a turbocharger with vaneless turbine volute on diesel combustion efficiency indices and emission characteristics. Experimental investigations were conducted on engine modes as set out by the European Stationary Cycle (ESC). The adjustment algorithms selected for the experiment under ESC modes included adjustment to achieve minimal values of specific fuel consumption (SFC), NOx, CO and particulate matter (PM). In present research only VGT adjustment was investigated, the factors like fuel injection timing and EGR were not investigated. As a result we were able to make a comparison of the engine combustion efficiency and emission indices for VGT and a common turbocharger running on ESC cycle modes.     

EGR回路喷甲醇在柴油机上的应用研究

在YC6A220C柴油机上进行了进气道喷甲醇结合EGR的试验研究,在保持原柴油机动力性基本不变的基础上,研究了在不同负荷下,选用不同的EGR率和不同甲醇消耗率对原机的动力性、经济性、NOx和炭烟排放的影响。研究结果表明:单纯地使用EGR对于降低NOx效果比较明显,但是难以同时降低炭烟的排放,尤其当EGR率超过30%时,随着EGR率或者负荷的增加炭烟也急剧增加。向回路喷入适量甲醇后,不但可以保证NOx排放减少,而且炭烟排放也可以大幅度降低。在1 500r/min(最大扭矩转速)下,在EGR率为20%~35%,甲醇消耗率为50~70g/(kW·h)范围内,可以同时降低NOx和炭烟排放。发动机的动力性和燃油消耗略有降低,排放水平均低于燃用0号柴油。     

前置DOC对SCR系统柴油机NO_x排放的影响

对装配前置DOC和无DOC的SCR系统柴油机进行稳态和瞬态试验,研究了前置DOC在不同循环状态下对NOx排放的影响。结果表明:前置DOC能显著提高SCR入口处NO2与NOx的体积比V(NO2)∶V(NOx),加速SCR反应,提高NOx转化效率,改善NOx排放;在ESC非怠速工况下,DOC对V(NO2)∶V(NOx)的影响会随着排气中氧含量和排气温度、空速的提高逐渐降低;温度超过一定范围时,NH3对O2的选择性突然提高,V(NO2)∶V(NOx)对NOx转化效率的影响将减小;DOC内氧化反应产生的热量有限,不足以提高SCR入口处排气温度,而DOC陶瓷载体的储热特性在瞬态循环下会对SCR入口温度产生一定影响,但这并不是改善NOx排放的主要原因。     

变海拔下米勒循环对柴油机及DPF性能的影响

基于某高压共轨柴油机建立了一维热力学仿真模型,对DPF选型进行了优化,并分析了不同海拔下米勒循环对柴油机及DPF性能的影响。结果表明,选择非对称结构以及适当增加载体目数都有利于降低DPF压降,同时可降低DPF对柴油机动力性、经济性及原始排放的影响。进气门早关可以降低柴油机有效燃油消耗率,提高热效率,降低NOx排放,但会导致颗粒物排放增加;同时可降低DPF压降,提高DPF捕集效率,且随海拔升高,进气门早关的时刻越小,作用越明显。在低海拔条件下,进气门晚关策略对柴油机动力性、经济性及排放特性均影响不大;在高海拔条件下,适当增加进气门晚关时刻可以改善柴油机性能。     

基于液压驱动气门的柴油机性能优化研究

在某柴油机上将传统凸轮驱动气门机构改进设计为液压驱动气门机构,利用仿真软件GT-Power建立液压驱动气门柴油机模型,分析进气滞后角、排气提前角和气门重叠角对柴油机动力性的影响,然后以扭矩最大为目标对配气正时进行联合仿真优化,最后对比两种内部EGR实现方法在不同负荷下的EGR率和对NOx排放量的改善效果。研究结果表明,在外特性下,液压驱动气门柴油机在中低转速时的动力性和经济性有了明显改善,扭矩比原机提高了5.6%,燃油消耗率降低了5.1%;但由于液压气门响应滞后,随着转速的升高,改善效果逐渐降低。在转速2 000r/min时,排气门晚关比排气门早关可以获得更大的EGR率,NOx排放量降幅也比排气门早关的大,在50%负荷时,NOx排放量降幅最大为23.8%。     

EGR对车用柴油机性能影响的试验研究

结合某废气涡轮增压和高压共轨小型4缸柴油机国Ⅳ排放达标工作,进行了计算机在线实时控制EGR对柴油机性能影响的试验研究,通过试验分析了EGR对NOx、烟度、排气温度、燃油消耗率的影响规律,并对EGR率与喷油提前角的匹配作了进一步的研究。结果表明,为降低柴油机NOx排放,不同工况应采取不同的EGR率;烟度、排气温度、燃油消耗率均随着EGR率的增加而增大;EGR率和喷油提前角应实现良好的匹配,才能保证NOx排放和燃油消耗率都能达到要求,其中小EGR率匹配小喷油提前角,大EGR率匹配大喷油提前角。     

国产车用尿素可替代性试验研究

使用商业钒基SCR催化转化器和某国Ⅳ重型柴油机,在AVL发动机台架上对3种国产车用尿素进行了相互替代性试验,研究中考虑了不同尿素对SCR催化转换器的起燃特性、动态响应、NOx转化率和NH3泄漏等性能的影响。试验排气温度为160～440℃,n(NOx)∶n(NH3)(物质的量之比)从0.8变化到1.2。研究发现:相同条件下3种尿素对SCR系统起燃温度基本没有影响,ESC和ETC循环NOx转化率都在70%以上,同时对其他常规气态排放和NH3泄漏没有明显影响,可以互相替代使用;相同条件下,单位体积尿素溶液中尿素含量越高,SCR系统动态响应越快,ESC和ETC循环NOx转化率越高。