燃料辅助喷射对柴油机起动着火及排放的影响

为了研究辅助燃料对柴油机起动工况着火及排放的影响规律,在柴油机起动过程中,向进气道内分别喷射不同浓度的乙醚和C3H8进行了试验。试验结果表明:辅助喷射适当种类的燃料,可实现诱导、促进着火并改善燃烧的目的。辅助燃料除应具备良好的挥发性外,其着火性也是改善起动性能的重要因素。进气道喷射C3H8会抑制起动着火性,随喷射浓度的增加,燃烧恶化,HC排放升高;喷射适量浓度乙醚,可以促进起动过程着火,完全消除起动工况失火和不完全燃烧循环,在降低HC排放的同时,减少PM排放50%以上。     

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。     

喷油比对复合喷射汽油机暖机过程燃烧和排放的影响

在一台复合喷射汽油机上进行了不同喷射方式的暖机试验,研究了不同的喷油比对复合喷射汽油机暖机过程中燃烧和排放特性的影响。结果表明,随着冷却液温度的升高,汽油机燃烧和排放性能逐渐改善,喷油比为80%时发动机性能最佳,与纯直喷相比,使暖机过程缸压峰值平均提高了49.1%,HC排放降低了14.5%,CO排放降低了27.1%,NO_x排放上升了56.6%,PN排放降低了92.5%。随着暖机过程冷却液温度的升高,发动机燃烧改善,HC、CO排放和微粒总数逐渐减少。     

进气预热对柴油机起动过程动力性能影响的试验分析

为了改善某柴油机的起动特性,自行设计了柴油机进气火焰预热系统。利用基于时间的瞬时数据采集系统,测量了瞬时转速和缸内燃烧压力的变化规律,对不进气预热和进气预热条件下柴油机的起动特性进行了试验研究。试验结果表明:采用进气预热系统后,进气温度升高了18.5℃,柴油机起动过程中转速升高率增大,起动时间明显缩短;输出扭矩增大且波动明显减小;各个循环的最大燃烧压力升高且波动减小,燃油的着火滞燃期明显缩短,其着火过程中发生后燃、循环失火的概率明显减小,燃烧过程进行得更加充分,极大地改善了柴油机的起动性能。     

温度对共轨柴油机起动性能的影响

以Bosch第2代高压共轨燃油喷射系统为基础,建立了高压共轨试验测控系统.研究了进气温度和冷却液温度对高压共轨柴油机起动时间和排放性能的影响规律.试验结果表明,在不同起动油量和不同主喷油提前角条件下,进气预热有利于缩短起动时间、降低排放;在起动时间一冷却液温度曲线和HC排放-冷却液温度曲线上均存在最佳冷却液温度点,该点的起动性能最好.     

轻型柴油机起动过程瞬态喷油量控制策略研究

为一高压共轨轻型柴油机提出了基于目标转速变化规律的起动过程瞬态喷油量的控制策略和确定方法,并与定油量和油量MAP控制方式进行了对比。结果表明:油量MAP控制方式在起动过程中虽NOx排放低,过渡转速波动小,但平均燃烧效率较低,HC和CO排放高;而定油量控制方式平均燃烧效率较高,HC和CO排放低,但NOx和CO2排放高,且过渡转速波动大。新的控制策略可根据起动过程瞬态转速变化特性精确控制喷油量,使各瞬态燃烧效率高,有效降低CO2,HC,CO和NOx排放,且起动到怠速可实现圆滑过渡。     

实际环境下柴油轿车冷起动的排放特性

研究了实际环境下柴油轿车低温冷起动时的气态排放和经济性,并与其热起动的性能进行了对比.结果表明,实际环境下柴油轿车冷起动时有害气体排放量大部分高于热起动,且发动机的供油量较高.这是由于在整个冷起动过程中存在较多的不完全燃烧循环,导致排气中的CO和HC明显较高,而氧化催化转换器(DOC)在较低温度下工作性能欠佳,使有害气...     

冷却液温度对柴油机性能影响研究

利用深度冷热冲击试验台控制冷却液温度,以某一废气涡轮增压中冷直喷式柴油机为对象,进行了冷却液温度对柴油机性能影响的测试.试验结果表明,柴油机冷却液温度对发动机燃油消耗量以及有效功率有着较大的影响;随着冷却液温度的逐渐升高,柴油机CO和HC的排放量都随之降低并趋于稳定;在低温状态下,冷却液温度对NOx的影响较为明显,在高温且当缸内温度达到平衡后,冷却液温度对NOx的影响比较微弱.     

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。     

点燃式发动机冷起动瞬态排放特性研究

使用瞬态测量仪研究点燃式发动机冷起动瞬态HC排放特性,高速采集系统同步记录发动机缸压、转速及稳态HC排放情况.通过分析可知:冷起动初始几个循环对于后续循环的燃烧稳定性有显著影响;瞬态HC排放可更直接指出有问题的燃烧循环,可为优化燃烧控制策略提供支持.     

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。     

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。     

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。     

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。     

Effect of direct in-cylinder CO2 injection on HCCI combustion and emission characteristics

Fuel injection during negative valve overlap period was used to realize diesel homogeneous charge compression ignition (HCCI) combustion. In order to control the combustion, CO₂ in-cylinder injection was used to simulate external EGR. Effects of CO₂ injection parameters (injection timing, quantity, pressure) on HCCI combustion and emission characteristics were investigated. Experimental results revealed that CO₂ in-cylinder injection can control the start of combustion and effectively reduce NO_x emission. Either advancing CO₂ injection timing or increasing CO₂ injection quantity can reduce peak cylinder pressure and mean gas temperature, delay the starts of low temperature reaction (LTR) and high temperature reaction (HTR), and lower pressure rise rate; NO_x emission was reduced, while smoke, HC, and CO emissions increased. Since the combustion phase was improved, the indicated thermal efficiency was also improved. Injection pressure determines the amount of disturbance introduced into the cylinder. Generally, with the same injection quantity, higher injection pressure results in higher momentum flux and total momentum. Larger momentum flux and momentum has a stronger disturbance to air-fuel mixture, resulting in a more homogeneous mixture; therefore, larger injection pressure leads to lower NO_x and smoke emissions.     

车用加热器降低汽油机冷起动排放的试验研究

通过液体燃油加热器对车用电喷汽油发动机冷却液进行预热,进行了机动车低温冷起动过程的排放试验研究。台架试验证明:加热器可大幅度降低发动机低温冷起动阶段的排放。经燃油加热器预热后,按欧Ⅲ标准,前两个15工况循环下的累积排放量在不经催化转化器时,HC降低了31.4%,CO下降2.8%,NOx下降59.5%。燃油加热器自身的累积排放量HC为原机的3.1%,CO为4.6%,而NOx仅为原机的1.8%。试验中还对同时利用燃油加热器排温预热起燃催化转化器进行了探索。     

Experimental studies on low pressure semi-direct fuel injection in a two stroke spark ignition engine

In this work a two-stroke scooter engine was modified to work with semi-direct injection of gasoline at a pressure of 8 bar from an injector in the cylinder barrel pointed toward the cylinder head. The influence of injection timing, injection pressure, spark plug location and air-fuel ratio, on performance, emissions and combustion characteristics has been investigated. In addition, a comparison has been made with manifold injection of gasoline on the same engine at a given speed and various outputs. A significant reduction in HC emissions and fuel consumption with no adverse effects on NOx emissions and combustion stability was observed. A small drop in power and increase in CO emission were observed disadvantages of the new injection system. Injection timing was found to be the most important factor and a balance between reduction in shortcircuited fuel by late injection, and time for mixture preparation by advancing the injection, was found to be essential.     

气口喷射惰性添加剂的正庚烷HCCI燃烧过程的研究

在单缸发动机上对气口喷射多种惰性添加剂(甲醇、乙醇、异丙醇和MTBE)对正庚烷HCC I燃烧的影响进行了比较,结果表明,甲醇对着火抑制效果最显著,但是综合分析热效率和排放等因素,乙醇最佳。接着对乙醇着火控制机理进行了详细的试验研究和化学动力学分析。对排放影响因素分析表明,CO排放更多取决于燃烧温度,而HC主要取决于乙醇的比例。