进气节流对柴油机性能和排放影响的试验研究

针对柴油机在进行国六排放标准试验时,WHTC循环试验中排气温度低,部分工况点达不到后处理器的起喷温度,SCR催化转化效率不佳的问题,在1台带有节气门的柴油机上开展了试验,研究了进气节流对柴油机排气温度、空燃比、排放和燃油消耗率等的影响。结果表明:低负荷时,节气门关度在0%～40%时,进气节流对柴油机性能和排放影响较小;节气门关度在40%～65%时,进气节流可以明显提高柴油机小负荷时的排气温度,且不会使发动机不透光烟度、CO、THC、NO_x显著增加;当节气门关度超过70%时,进一步增加节气门关度能迅速提升排气温度,但是会使发动机排放严重恶化,燃油消耗率迅速升高。     

进气节流对车用柴油机性能影响的试验研究

为了满足DPF主动再生温度需求,研究了进气节流对柴油机性能的影响.在某款高压共轨柴油机进气道加装电子节气门,在转速为1600 r/m in和2000 r/m in时,选取低、中、高三个典型负荷,研究不同节气门关度下进气流量对柴油机过量空气系数、燃油消耗率、排气温度及排放特性的影响.试验结果表明:随着节气门关度的增大,发动机过量空气系数逐渐减少,在低速中负荷条件下过量空气系数最大能降低14％;燃油消耗率随着节气门关度的增加呈现先下降后上升的趋势;进气节流可以显著提高排气温度;进气节流增加会导致CO排放和烟度的恶化,在较小的节气门关度下,T HC和NO x排放有所改善.     

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。     

基于多因素神经网络模型的柴油机NO_x排放预测及试验研究

以发动机转速、进气量、循环油量、发动机出水温度、中冷后进气温度、进气湿度、排气背压、柴油温度作为输入,NO_x排放质量流量为输出,优化隐层节点和迭代次数,并经过样本训练,构建了NO_x排放预测模型。结合台架试验数据,验证了模型的泛化能力,其预测值与试验值间误差小于1.5%。在此基础上,利用模型进一步分析了试验因素的重要度和试验控制性。结果表明:发动机转速、循环油耗、中冷后进气温度、排气背压对柴油机NO_x排放的影响相对较高;进气湿度控制范围过宽,对NO_x排放测试结果影响高于其他因素。     

发动机进气状态对燃油经济性影响的仿真研究

本文使用仿真手段,针对进气压力、进气温度、进气涡流等不同参数设计计算方案,对输出的热效率、油耗和排放结果进行统计研究,得出进气状态对柴油机油耗和排放影响明显,稀薄燃烧有利于燃烧过程的进行,降低进气温度有利于改善油耗和排放,增压中冷是未来节能减排研究的重点方向.本研究为柴油机未来经济性的研究提供了指导性依据.     

排气再循环温度对直喷式柴油机排放的影响

讲述了采用排气再循环会使柴油机进气温度升高 ,同时使进气质量和O2 浓度减小。通过试验研究 ,分析了升高进气温度、减小进气质量对车用直喷式柴油机排放的影响。     

满足国六排放法规的重型车用柴油机开发

介绍1款在现有无废气再循环(EGR)系统且满足国五排放法规的柴油机基础上进行升级,以满足国六排放法规的柴油机。达到国六排放法规的首选柴油机技术路线是采用EGR系统和具有高转换效率的集成式后处理系统。开发结果表明,采用EGR 系统可以显著降低柴油机氮氧化物(NOx)原始排放,但同时会增加颗粒物(PM)排放。采用高压喷射可以明显改善发动机PM排放,通过进气节流可明显提高柴油机小负荷时的排气温度,确保柴油机选择性催化还原(SCR)系统的高效运行,并有效降低NOx尾管排放。此外,采用柴油机颗粒捕集器(DPF)是目前降低柴油机PM尾管排放最有效的措施。     

负荷、预喷与主喷时刻对柴油机富氧燃烧的影响

柴油机热效率高,动力性能优越,广泛应用于汽车和工程机械中。但由于柴油机扩散燃烧的特点,容易在燃烧室的局部形成过浓区域,使其碳烟排放一般较高。针对柴油机碳烟排放的问题,通过改变进气中氧气的体积分数,实现了柴油机富氧燃烧。在氧气体积分数分别为21%,23%,25%,27%,29%的条件下,试验研究了在不同的负荷、不同主喷时刻和预喷时刻下柴油发动机燃烧和排放特性。研究结果表明:在所研究的负荷范围和主喷、预喷时刻条件下,随着进气氧浓度提高,预喷放热提前,放热峰值提高;主喷放热略有提前,放热峰值基本不变;NO_x排放显著增加,且指示热效率提高;在小负荷工况下,随着进气氧浓度的增加,燃烧持续期基本不变,排气烟度变化不大,但燃烧效率明显改善;在大负荷工况下,随着进气氧浓度的增加,燃烧持续期明显缩短,燃烧效率变化不大,排气烟度在进气氧浓度达到25%之前,随着进气氧浓度的提高而明显降低,进一步增加进气氧浓度对排气烟度的影响不再显著;随着主喷时刻的提前,排气烟度降低,NO_x排放略有升高,热效率增加;预喷时刻变化对发动机燃烧排放特性的影响较小。     

低速提扭对废气涡轮增压柴油机燃烧排放特性的影响

为解决废气涡轮增压柴油机低速段扭矩过低问题,通过提高电动增压器变频器的频率来提升增压器的转速,进而控制进气流量,提升柴油机低速段扭矩。通过分析额外进气量对提扭后废气涡轮增压柴油机的经济性、燃烧特性和排放特性的影响表明,与加装增压器前相同转速的原机外特性工况点的数据相比,提扭后扭矩提升9%～25%。随电动增压器频率的增加,油耗率呈先升后降的趋势,在频率为50 Hz时油耗率比原机增加了1.14%～4.44%;烟度也呈先升后降趋势,但在频率为50 Hz时的烟度比0 Hz时下降了37.4%～44.9%;NO_x排放随电动增压器频率的增加无明显规律。     

中冷后进气温度对重型柴油机NOX排放性能的影响分析

中冷后进气温度是影响选择性催化还原(SCR)转化效率的重要因素。文章以一台某厂家重型柴油机为研究对象,在发动机台架测试系统上运行世界统一瞬态循环(WHTC)工况,通过全流稀释采样系统(CVS)检测排气中原机NO_X排放值以及SCR催化器后的NO_X排放值。结果表明,当排气温度为42～62℃时,提高中冷后进气温度能够有效提高增压中冷柴油机的排气温度,但也使得原始排气中的NO_X排放值增大;排气温度的提升使得SCR的转化效率得以提升,但由于原始排气中NO_X排放值的增大,SCR的转化效率呈现先增大后减少的趋势。     

柴油机排气管长度对排气温度影响的试验研究

柴油机增压器出口到后处理装置之间的排气管长度影响排气温度,从而影响了SCR后处理装置的工作效率。在发动机台架上进行了排气管长度对排气温度影响的试验研究,结合ETC和WHTC排放循环,对比了排气管是否包裹保温材料对排气温度的影响。试验表明:排气管长度越长,排气温度下降越快,最大温降高达19%,对NOx排放影响也越大,NOx排放相对国家标准增加59%;增加保温材料能维持一定的排气温度,但温降最大也达到8%,NOx排放相对国家标准增加23%。     

乘用车柴油机进气节流低压排气再循环阀的优化开发

与目前广泛使用的高压排气再循环系统(HP EGR)相比,低压排气再循环系统(LP EGR)能使EGR工作区进一步扩大,因此,燃油消耗和排放能得到改善。为了满足欧5排放法规的要求,采用了1种排气节流LP EGR系统。与其他车辆相比,采用该系统开发的欧5车辆具有更大的优点。由于排气节流LP EGR阀是毗邻后处理系统安装的,因而为了能承受热应力,LP EGR阀必须选用不锈钢材料,相应成本也会增加。为了降低欧6车辆使用成本,开发了1种进气节流LP EGR系统,以取代排气节流LP EGR系统。为了采用这种进气节流LP EGR系统,将EGR阀安装在涡轮增压器压气机的前面。在这种情况下,材料选择范围更广(例如可选用铝、钢)。因此,进气节流LP EGR阀能同时实现降低成本和质量。介绍这种LP EGR阀的设计方案,它能保持一定的进气性能、安装及连接稳定性、热稳定性和振动强度。为了确保进气性能,对阀瓣形状的有效性进行了研究。对LP EGR阀合适的安装结构进行了研究。通过这些研究,达到了进气性能、热应力和振动强度的开发目标要求。因此,实现了进气节流LP EGR阀及其安装结构的设计优化。     

柴油机进气预混微量甲醇裂解气的试验研究

在不改变6300ZC柴油机结构和参数的基础上,开发了柴油机进气管预混甲醇裂解气的试验系统,研究了预混微量裂解气时柴油机的燃油经济性与排放特性。研究结果表明,当柴油机进气预混甲醇裂解气的质量分数为2.5%~5.0%时,各负荷下节油率可达5%~8%,综合有效热效率明显提高,且随着裂解气掺烧浓度的增加,油耗呈下降趋势。与原机相比,NOx与炭烟排放大幅度改善,HC排放也有明显降低,CO排放略有上升。在高负荷时,NOx排放可降低37.6%,炭烟排放可降低43.5%。     

废气处理水箱对防爆柴油机的性能影响

以某型防爆柴油机为例,对其进行加装废气处理水箱前后的外特性和十一工况对比试验,测出防爆柴油机输出扭矩、输出功率与十一工况下废气中主要成份CO、NO_X及HC含量、排气温度与油耗率,从而得出废气处理水箱对防爆柴油机动力性、排放特性与经济性的影响。测试结果显示:加装废气处理水箱后,动力性有所降低,在最大扭矩处,输出扭矩和输出功率均下降2.3%;CO排放量在高负荷工况下有所增加,最大增幅为24.9%;_排放有很大的改善,最大排放降幅为19.5%;HC排放量变化不大;排气温度不高于60℃,降温效果显著;油耗率最大增加4.6%,经济性下降。     

面向闭环控制的柴油机在线燃烧模型研究

通过柴油机ECU信号和柴油机燃烧输出数据,在Scilab上利用局部线性模型树(LOLIMOT)分析其进气系统物理模型及燃烧放热规律。将转速、扭矩、油耗、进气流量、进气压力、排气温度和排气压力作为输入层,缸内燃烧最大压力、缸内燃烧最高温度、燃烧始点和燃烧终点为输出参数,建立某高压共轨中冷柴油机在线燃烧控制模型。结果表明,当输入参数选为转速、扭矩、油耗时,测试燃烧输出结果与试验值最吻合,相关系数均达到0.95以上,平均误差在10%以内。     

柴油机高原动力性能仿真及环境模拟系统影响分析

利用GT-Power设计柴油机系统模型,结合环境模拟系统结构特征构建了其相应的模型特征,与实际台架模拟系统试验对标验证了模型的有效性,进一步运用模型分析了高原环境条件涉及压力和温度因素时的柴油机固有性能特征,研究了进排气管路系统特征对柴油机性能的影响。结果表明,高原环境条件下的压力因素对柴油机性能的影响大于温度因素。随着模拟压力的下降,柴油机功率下降,二者在高转速工况呈非线性关系。随着环境温度下降,柴油机性能转好,温度对转速1 800 r/min以下工况影响更大。进气压力高于排气压力时,在最大扭矩转速工况,平均单位压力变化会导致功率增加约10 kW;排气压力高于进气压力时,中高转速工况柴油机性能仍能维持,中低转速则直接恶化。进气管路长度、管路直径、管路表面粗糙度的影响程度由大到小依次为直径、长度、表面粗糙度,进气模拟管路直径影响加剧的临界值为0.2 m;排气管路主要是管路直径对柴油机性能的影响,临界值同样为0.2 m。     

气门重叠角对GDI发动机性能和微粒排放的影响

本文中研究了可变进气正时(IVT)、可变排气正时(EVT)和可变进排气正时策略(IEVT)形成的气门重叠角对缸内直喷汽油机燃烧和微粒排放的影响。研究发现在小负荷下3种正时策略中正气门重叠角的增加均会导致缸内残余废气量增加，滞燃期和燃烧持续期推迟和延长，油耗和HC排放均先减小后增加，NO_x排放减小。在相同气门重叠角下，EVT的残余废气量最多，IVT对泵气损失改善最大达15.6%。相比IVT和EVT,IEVT在60°CA的重叠角仍稳定燃烧且减少了传热损失和排气损失，油耗可降低8.67%,NO_x减少了96.57%，微粒总数减少了89.43%。     

富氮进气对发动机NO_x排放及性能的影响

通过变进气组分,研究富氮进气对发动机NOx排放和性能的影响。结果表明,富氮进气组分对发动机动力性、燃油经济性和排放性能有显著影响:燃烧受到抑制,燃烧温度降低,NOx排放显著减少。但富氮进气将不同程度地导致发动机功率下降,比油耗升高,HC和CO排放增加。在低富氮程度下,NOx排放可显著降低,而其它的不利影响较小。另外,富氮界限较窄,超出界限将对燃烧产生明显的不利影响,因此富氮组分界限的合理确定和协同优化控制极其重要。     

进、排气背压对涡轮增压柴油机工作过程影响的研究

本研究在不同进、排气背压下,测定了柴油机示功图,进、排气管温度及压力,柴油机输出功率和排气烟度等参数,在此基础上计算了柴油机放热率,分析了进、排气背压变化对柴油机放热率的影响。结果表明,进气背压变小后,柴油机燃烧持续期变长,热量利用率低;排气背压增大后,柴油机燃烧不充分,排气烟度大;排气背压变大后,涡轮增压器工作环境差,柴油机进气压力也相应降低。