可变涡流进气系统及其对柴油机性能和排放的影响

研制具有控制涡流副气道的可变涡流进气系统,是用于研究如何控制进气流入气缸的角动量,同时研究这种可变涡流进气系统对直喷式柴油机性能及排放量的影响。 较低的涡流可以减少初始阶段的燃烧量(在整个发动机转速和负荷范围内,这一阶段燃烧,是与NOx徘放量,最大气缸压力和缸内压力升高率有关的)。因此,在高速或部分负荷时,低涡流可提高燃料消耗率并降低NOx排放量。 带有这种可变涡流进气系统的涡轮增压中冷发动机,根据发动机的不同情况,选择最佳涡流强度,可以得到较高的低速扭矩、较高的功率和较好的冷起动性能。     

理论空燃比下废气再循环率对汽油机性能的影响

为了提高某增压汽油机的性能,将其压缩比提高到11.5,并加装一套EGR循环系统。通过台架试验,在低速小负荷和中速中负荷工况下,研究了理论空燃比下废气再循环率对改造后汽油机性能的影响。结果表明:当EGR率小于20%时,采用合适的EGR率配合优化的点火时刻,可以使该发动机燃烧稳定,在保证发动机动力性的同时,指示热效率随着EGR率的增加不断升高;与无EGR时相比,EGR率为20%时,有效燃油消耗率在低速小负荷工况下降低了约4.5%,中速中负荷工况下降低了9.7%;随着EGR率的增加,THC排放增加,而NOx排放显著降低,CO排放在低速小负荷时出现上下波动的现象,而在中速中负荷工况时,随着EGR率的增加不断降低。     

废气再循环对车用柴油机性能与排放的影响

为了降低车用柴油机的NOx排放，研究了不同工况下EGR率对柴油机性能的影响。试验结果表明，采用EGR可以有效地降低NOx排放。大负荷比小负荷效果显著，但微粒的排放有所增加。小负荷采用EGR时可以改善发动机的燃烧，微粒排放基本没有变化。空燃比是影响微粒排放的关键因素，小负荷宜采用大EGR率，大负荷时宜采用小EGR率，以求在控制NOx排放降低的同时，总的微粒排放不至增加过多。     

柴油机典型工况的电控喷油器多次喷射分配

为提高柴油机节能减排的效果,简要分析了多次喷射形式及其作用,依据车辆在不同路况运行,确定了车辆对应的6种柴油机典型工况。提出了基于工况排放值约束的多次喷射分配方法,采用工况排放分摊率确定典型工况的排放限值,进行喷射次数和变化喷射组合寻优,最后结合4JB1高压共轨柴油机台架试验,以氮氧化物和烟度为衡量参数,兼顾燃油消耗率的变化,分析不同喷射组合对柴油机排放的影响。结果表明:怠速工况和中速大负荷工况宜用2次喷射,低速小负荷工况和中速中负荷工况宜用3次喷射,中速小负荷工况宜用4次喷射,高速大负荷工况宜用1次喷射,说明基于工况排放值约束的多次喷射分配方法是有效的。     

基于燃烧模拟降低重型柴油机燃油消耗的研究

为降低某重型柴油机燃油消耗,建立了新的缸内燃烧三维数值模拟模型,对原燃烧室和新 燃烧室性能进行了模拟分析,并对新燃烧室进行了参数化分析和试验验证。模拟预测显示,新燃烧室 与原燃烧室相 比,柴油机在低速全负荷工况和标定工况下的指示比油耗分别降低了1.14% 和 0.48%,氮氧化物(NOx)和炭烟排放量均有所降低,且在低速全负荷工况下降幅达79.50%。经过对 新燃烧室的参数化分析发现,指示比油耗进一步降低,但炭烟排放效果变差。试验结果表明,新燃烧室在2种工况下的有效比油耗分别降低了0.72%和0.61%,在低速全负荷工况下炭烟排放量降低了 68.48%。     

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。     

南汽NJ8140.43C轻型车用柴油机的排放特性

通过试验分析了南汽NJ8140.43C增压中冷柴油机的排放特性。指出其CO及HC排放量总的来说比较低;NOx排放量随着负荷的增大而迅速升高,高速时较低速时有所降低;微粒排放中碳烟排放占绝大部分。微粒比排放中,小负荷是有机可溶成分为主,高速大负荷时碳烟为主。     

不同运行模式及测试循环下重型混合动力汽车排放特性试验研究

以一台重型混合动力自卸车为研究对象，采用底盘测功机和便携式排放测试系统（PEMS）开展了不同运行模式（纯发动机模式和混合动力模式）和不同测试循环（C-WTVC和CHTC）下车辆排放特性试验研究，结合工况特征参数分析了车辆的排放表现。结果表明：相同的测试循环时，试验车辆混合动力模式下NOx排放量较纯发动机模式高，而CO排放量较纯发动机模式低；相同的运行模式时，纯发动机模式下，CHTC工况NOx排放量较C-WTVC工况高，而混合动力模式下，C-WTVC工况NOx排放量较CHTC工况高，纯发动机模式下，CO排放集中于低速小负荷工况，而混合动力模式下，CO排放集中于高速大负荷工况。     

可变涡流控制直喷式柴油机排放的试验研究

研制了一种向螺旋进气道入口处喷射空气的可变涡流进气系统———控制涡流型可变涡流进气系统 ,试验研究了该系统对直喷式柴油机排放性能的影响。结果表明 ,该系统在不影响进气充量的情况下 ,可以明显改变直喷式柴油机颗粒 (PM)和 NOx 的排放量     

LPG/柴油双燃料发动机排放特性的研究

分析了双燃烧发动机的燃烧放热规律，对直喷式柴油机燃用LPG／柴油双燃料的排放性能进行了研究，并与单用柴油的排放水平进行了对比，结果表明，发动机转速和平均有效压力对污染物排放有较大影响，与燃用柴油相比，燃用LPG／柴油双燃料其烟度排放有明显降低，CO排放在大负荷，高转速时较低，NOx的排放在中，小负荷时较低，其余工况CO，HC，NOx的排放明显提高。     

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。     

正丁醇-柴油对柴油机燃烧及排放影响的试验研究

通过配制不同正丁醇掺混比例的正丁醇-柴油混合油,在不改变供油提前角和燃油系统的条件下,测量了柴油机燃用正丁醇-柴油混合油的气缸压力、放热率以及NOx、炭烟等排放污染物,探讨了正丁醇掺混比例对柴油机燃烧过程的影响规律,分析了正丁醇对排放污染物的作用过程。结果表明:正丁醇掺混比例为0%,5%,10%时,低转速、低负荷工况下,缸内最大燃烧压力分别为6.2MPa,5.9MPa和5.8MPa,与燃烧柴油相比略有降低;高转速、高负荷工况时,缸内最大燃烧压力分别为7.5 MPa,7.6 MPa,7.7 MPa,与燃烧柴油相比稍有增加;随着正丁醇掺混比例增加,柴油机的CO和HC排放升高,在中低负荷下NOx排放有所降低,高负荷时升高明显,平均增加了6.4%,炭烟排放降低明显,燃用正丁醇添加比例为5%和10%时,在高负荷下炭烟分别下降了25%和36%。     

基于喷射正时的柴油机燃烧和排放研究

基于集成电控单体泵柴油机,讨论了喷射正时对柴油机燃烧及排放特性的影响规律。喷射正时对滞燃期和速燃期有显著的影响,从而影响放热规律、缸内压力和燃烧温度,进而对NOx和PM排放特性有显著的影响。在中大负荷下,随着喷射正时的滞后,放热率曲线相对于上止点的相位滞后,缸内最高燃烧温度下降,NOx排放下降,PM排放升高。在中小负荷下,随着喷射正时的进一步滞后,NOx和PM的排放同时下降。     

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。     

内部EGR及增压拓展柴油HCCI燃烧负荷范围试验研究

在135单缸柴油机上对比了传统燃烧模式和HCCI燃烧模式的负荷特性,优化了HCCI燃烧模式的喷油始点,分析了内部EGR率及增压压力对HCCI燃烧负荷范围及排放的影响。试验结果表明:对于负气门重叠期喷油的HCCI燃烧模式,1 500r/min下,最佳喷油始点为370°BTDC,气门重叠期为-30°时既保证了较低的NOx排放,又可以获得较佳的负荷范围;提高增压压力不仅可以拓展HCCI燃烧的负荷上限,对负荷下限的燃烧稳定性也有利;将增压压力提高到0.18MPa时,负荷上限从传统燃烧的0.594MPa上升到0.723MPa,但负荷下限较传统燃烧模式要高,CO排放、烟度和燃油经济性都较差。     

Operating strategy for gasoline/diesel dual-fuel premixed compression ignition in a light-duty diesel engine

Environmental problems have become a major issue for diesel engine development. Although emission aftertreatment systems such as DPFs (diesel particulate filters), LNTs (lean NOx traps) and SCR (selective catalytic reduction) have been used in diesel vehicles, the manufacturing cost increase caused by this equipment can be hard to be control. Thus, it is better for engine emissions to be reduced by improving the combustion system. A dual-fuel combustion concept is a recommended method to improve a combustion system and effectively reduce emissions. Low reactivity fuel including gasoline and natural gas, which was supplied to the intake port by the FPI (port fuel injector), improved the premixed air-fuel mixture conditions before ignition. Additionally, a small amount of high reactivity fuel, in this case diesel, was injected into the cylinder directly as an ignition source. This dual-fuel combustion promises lower levels of NOx (nitrogen oxide) and PM (particulate matter) emissions due to the elimination of local rich regions in the cylinder. However, it is challenging to control the dual-fuel combustion because the combustion stability and efficiency deteriorate due to the lack of ignition source and reactivity. Thus, it is important to establish an appropriate dual-fuel operating strategy to achieve stable, high efficiency and low emission operation. As a result of this research, a detailed operating method of dual-fuel PCI (premixed compression ignition) was introduced in detail at a low speed and low load condition by using a single cylinder diesel engine. Engine operating parameters including the gasoline ratio, a diesel injection strategy consisting of multiple injectors and timing, the EGR (exhaust gas recirculation) rate and the intake pressure were controlled to satisfy the low ISNOx (indicated specific NOx) and PM emissions levels (0.21 g/kWh and 0.1 FSN, 0.040 g/kWh, respectively) as per the EURO-6 regulation without any after-treatment systems. The results emphasized that a well-constructed dual-fuel PCI operating strategy showed low NOx and PM emissions and high GIE (gross indicated fuel conversion efficiency) with excellent combustion stability.     

加载停滞时间对柴油机瞬态性能的影响

为了改善柴油机瞬态加载过程中燃烧与排放性能恶化的问题,在一台增压中冷柴油机上,利用瞬态测控系统,试验研究了先快后慢的多段加载策略,探索不同的加载停滞时间对柴油机θCA10,θCA50,烟度和CO,NOx等排放物的影响规律。试验结果表明:与匀速加载策略相比,加载停滞时间越长,排放性能越好,烟度和CO峰值最大分别降低20.8%和38.32%,但NOx略有增加;在第二段加载过程中θCA10和θCA50延后程度降低;加载过程后期缸内空燃比下降趋势更加缓和。     

喷嘴开启压力对DISI甲醇发动机燃烧和排放的影响

在1台经过改装的1.99L自然吸气缸内直喷点燃式甲醇发动机上,进行了喷嘴开启压力对发动机有效热效率、燃烧及排放影响的试验研究。在发动机转速为2 000r/min的各负荷工况下,选取7.5 MPa,12.5 MPa和17.5 MPa 3个喷嘴开启压力进行试验分析。结果表明:随着喷嘴开启压力的降低,发动机有效热效率、最大缸内压力和放热率略微增加,但是在小负荷工况下降低喷嘴开启压力,HC排放和CO排放显著增加,在大负荷工况下提高喷嘴开启压力会使NOx排放显著增加。     

掺烧LPG对直喷式柴油机性能的影响

提出一种柴油机混合燃用LPG的新方式,即LPG/柴油混合喷射方式。分析了不同LPG质量掺混比对发动机热效率、排放特性和燃烧特性的影响。试验结果表明,LPG掺混比较小时,可以改善发动机的热效率;掺混比较大时,烟度和NO_x排放大幅降低,平均有效压力较高时CO排放也有所降低,HC略有升高;LPG混入柴油中对发动机燃烧特性也有显著影响。     

柴油废气重整柴油机工作过程数值模拟

柴油机的主要排放污染物是碳烟和NOx,柴油重整废气再循环（REGR）可降低NOx和碳烟排放。文章利用三维CFD软件FLUENT,模拟计算并对比分析了ZS195柴油机在原机和柴油废气重整2种情况下的气缸内部燃烧压力、温度、O2浓度、NOx浓度和碳烟浓度。结果表明：柴油废气重整后的气缸内部平均压力和平均温度升高,但是最高温度降低;气缸内部O2浓度降低;NOx排放和碳烟排放同时降低。