不同进气压力对高密度-低温柴油机燃烧的数值模拟

应用fire软件模拟分析不同进气压力对高密度-低温柴油机燃烧和性能的影响。对4100柴油发动机进行模拟计算,结果表明：不同进气压力情况下,其燃烧路径大部避开Soot和NOx的主要生成区域;提高进气压力会使燃烧充分,放热速率加快。进气压力对发动机性能影响明显,进一步增大进气压力能在Soot和NOx排放有效降低的同时,发动机的动力性能明显提高而燃油消耗降低。这表明高密度-低温柴油机燃烧模式能够通过提高进气压力同时降低排放和提高热效率。     

掺氢天然气HCCI发动机燃烧特性数值模拟研究

为了研究不同运转参数对掺氢天然气均质压燃（HCCI）发动机的燃烧特性影响，基于Chemkin模拟软件，结合GRI-Mech3.0化学反应动力学机理，建立了HCCI 发动机的数值模型。数值模拟了掺氢天然气HCCI发动机在掺氢体积比为5%时不同运转参数下的燃烧特性，主要包括对发动机燃烧过程中缸内压力、温度、燃烧放热率和NO_x排放的影响。结果表明，在掺氢天然气HCCI发动机燃烧过程中，转速变化对缸内温度、压力和燃烧放热率的影响不大，但NO_x排放随转速增大而减小；缸内温度、压力、燃烧放热率及NO_x排放随过量空气系数增大而降低；缸内压力、燃烧放热率及NO_x排放随进气压力增大而提高，进气压力对缸内温度影响较小；缸内温度、压力、燃烧放热率及NO_x排放随进气温度增大而提高。为实际改善掺氢天然气HCCI发动机的燃烧动力性、经济性和减少排放提供了理论依据。     

发动机燃用生物柴油对NO_x排放影响的试验研究

在一台涡轮增压直喷式柴油机上分别燃用生物柴油、掺混油和石化柴油进行试验,对滞燃期、燃烧始点、燃烧压力、燃烧温度、预混燃烧放热规律和扩散燃烧放热规律等燃烧参数对NOx排放的影响进行了研究。结果表明,随着燃料中生物柴油含量的增加,发动机滞燃期缩短,燃烧始点提前,最高燃烧压力增加,最高燃烧温度上升,预混燃烧累积放热率减小,扩散燃烧累积放热率增大;燃烧参数的变化是造成NOx排放升高的主要原因。     

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。     

外部热EGR对基于优化动力技术的汽油HCCI燃烧的影响

考察了外部热EGR对基于优化动力技术的汽油HCCI发动机燃烧的影响。试验结果表明:外部热EGR可以推迟HCCI燃烧的着火时刻,减缓放热速率,但对于高辛烷值燃料的HCCI燃烧,它对更高EGR率的兼容能力不强,需要提高进气温度来提高燃烧的稳定性;随着EGR率的增加,燃烧持续期延长,缸内温度和压力峰值均减小,指示热效率也随着减小;NOx排放随着EGR率的增加在经过一个"拐点"后始终维持在一个较低的水平,而CO和HC的排放随着EGR率的增加显著增加,燃烧恶化。     

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。     

富氧进气汽油发动机的燃烧和排放特性

通过进气氧体积分数分别为21％、23％和25％,实现了汽油发动机富氧燃烧.研究了在不同氧体积分数下汽油发动机的缸压、瞬时放热率和循环波动率变化的燃烧特性以及THC、CO、NOx的排放特性.研究结果表明:随着氧体积分数的增加,气缸压力增加,最大缸压相位提前,压力升高率增大,瞬时放热率增加,放热峰值相位提前,缸内循环波动率明显减小,发动机燃烧稳定性增加;同时THC、CO排放降低,但是NOx排放增加,排气温度呈上升趋势.因此,提高富氧浓度在改善发动机燃烧与排放特性中具有重要作用和应用潜力.     

电控共轨柴油机海拔特性仿真

利用GT-Power建立并验证电控共轨柴油机及海拔模型,并对0~4 000m海拔下发动机与增压器的主要性能参数进行分析。结果表明:随海拔增加,排气背压减小,排气能量增加使增压器转速增加,压比增大,但增压后进气压力降低,进气量减少;增压器消耗功率增加,效率下降造成增压后进气温度升高。随着海拔升高,最高燃烧压力和指示平均有效压力降低,平均机械损失压力减小。海拔升高造成着火时刻延迟,燃烧放热率峰值上升,燃烧持续期延长,后燃现象严重。     

应对实际行驶污染物排放工况的汽油机直喷系统的演变

为进一步保护环境,降低汽车尾气排放对地区环境的影响,必须持续改进汽油发动机的排放性能。在实际行驶工况中,需要重点控制发动机瞬态工况、燃油喷射差异、进气量和气缸壁温。发动机控制策略对降低排放的优化空间有限,需要通过形成良好的燃油喷雾来改善燃烧环境,从而降低排放。优化喷雾的目的是让气缸湿壁最小化,以及在发生湿壁时让油膜快速蒸发和扩散。提高喷雾均匀性对优化喷雾至关重要。最初认为,提高喷射压力可以达到优化喷雾和提高喷雾均匀性目的,即提高喷射压力可以提高扩散速度和降低贯穿距,从而减少湿壁,改善混合气形成,同时避免喷射压力过高带来的摩擦损失增加。本研究表明,优化喷油器喷嘴可以提高喷雾扩散性和均匀性,从而有效减少壁面燃油附着,避免因喷射压力过高带来的摩擦损失的增加。     

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。     

掺烧比对电控共轨柴油机燃用 LNG-柴油双燃料燃烧特性的影响

为了在柴油机上使用液化天然气（LNG）,将电控共轨柴油机改装为柴油引燃天然气的双燃料发动机,通过天然气喷嘴将 LNG 喷入进气管。利用双燃料发动机台架试验,对比分析了转速为1200 r／min ,100％负荷下,掺烧比对电控共轨柴油机燃用 LNG‐柴油双燃料燃烧特性的影响。研究结果表明,随着掺烧比的增大,双燃料发动机的缸内压力先升高后降低,压力升高率和瞬时放热率增大,峰值压力循环变动系数增大。     

转速对甲醇HCCI燃烧特性的影响试验研究

在一台双缸4冲程柴油机上实现了甲醇均质压燃的试验,分析了发动机转速对甲醇均质压燃燃烧特性的影响。试验结果表明：过量空气系数和进气温度一定的情况下,随着发动机转速在一定范围内的升高,缸内压力、压力升高率和放热率均有所升高,且存在一个最佳的转速,使得压力、压力升高率和放热率处在较好的水平。     

二甲醚均质压燃燃烧特性试验研究

介绍了在一台单缸柴油机上进行的二甲醚(DME)均质压燃燃烧过程的试验研究,DME的燃烧保持了低温反应与高温反应两个阶段的特征,着火时刻较早。试验结果表明,混合气燃空当量比的变化对低温反应开始时刻影响不大,但对高温反应开始时刻有较大影响,随着燃空当量比的增大,高温反应开始时刻逐步提前,当燃空当量比为0.21时,出现轻微爆震现象。随着发动机转速的增加,低温反应开始时刻提前,高温反应阶段的放热率略有增大。进气温度和冷却水温度升高,低温反应和高温反应时刻都有较大的提前。在进气温度(T)大于300 K后,缸内最大压力出现在上止点前,进气温度是控制着火时刻的重要参数。     

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。     

富氧燃烧发动机缸内过程试验研究

提出汽油发动机富氧燃烧技术,在单缸化油器式汽油机上进行富氧燃烧试验。利用燃烧分析仪对相同负荷状态下不同氧气浓度富氧燃烧时发动机的燃烧特性进行分析。当进入气缸助燃的空气中氧气浓度增加到24%时,气缸的最大压力升高15%,最大压力发生时刻提前,燃油放热增加,开始放热时刻提前,燃烧过程的循环变动量降低,燃烧稳定性提高。同时利用尾气分析仪对怠速状态下不同氧气浓度富氧燃烧发动机的尾气进行监测,检查发动机排放的变化。试验结果表明,富氧燃烧发动机尾气中HC和CO浓度大大降低,NOX浓度升高。     

生物柴油-柴油-乙醇混合燃料的燃烧与排放特性

为了改善发动机燃用高比例生物质混合燃料的性能,在中等比例的生物柴油-柴油混合燃料中分别添加5%、10%和20%体积比的乙醇（分别用BD50E5,BD50E10和BD50E20表示）,在一台6缸增压共轨柴油机上,将发动机的转速稳定在1 600 r·min^-1,选择7个不同的负荷点测定不同掺混比生物柴油-柴油-乙醇混合燃料的燃烧与排放性能,并将其与柴油进行对比。结果表明：在平均有效压力为0.322 MPa的低负荷条件下,发动机为预喷加主喷喷油策略,在预喷的低温反应阶段生物柴油-柴油-乙醇混合燃料产生了大量羟基自由基,因此混合燃料的缸内最大压力和最大瞬时放热率均高于柴油;随着负荷的增大,当平均有效压力为0.805 MPa时,发动机的喷油策略转变为单段喷射,乙醇的热值较低导致生物柴油-柴油-乙醇混合燃料的缸内最大压力和最大瞬时放热率低于柴油;随着乙醇掺混比的增大,受乙醇低十六烷值和高汽化潜热的影响,生物柴油-柴油-乙醇混合燃料的滞燃期明显延长;强烈的预混燃烧和乙醇的高含氧量使混合燃料的燃烧速度明显加快,乙醇的添加有利于燃料集中放热从而缩短燃烧持续期;与纯柴油相比,BD50E5,BD50E10和BD50E20的NO_x排放量分别升高了10.46%、12.59%和17.52%,碳烟排放量分别降低了37.91%、45.85%和49.25%,CO排放量分别降低了20.24%、36.43%和46.43%,HC排放量分别降低了12.53%、4.40%和0.76%。     

混氢对柴油机燃烧及排放影响的试验研究

将氢气喷入柴油机进气道内进行试验,以研究柴油混氢对柴油机燃烧及排放性能的影响.试验中发动机转速固定在1 400r/min,在不同初始转矩下改变氢气在混合燃料中的质量分数,并保持燃料总质量不变.试验结果表明柴油混氢燃烧可缩短燃烧持续期,增大最大爆发压力及放热率峰值,且使峰值位置提前(氢质量分数为9%时放热率峰值提高20%),增大发动机的输出转矩,并能降低柴油机的各主要排放物(在中低转矩下CO及碳烟排放下降了30%～50%).     

柴油机燃用醇醚-柴油混合燃料的燃烧特性与排放的试验研究

在增压中冷4100柴油机上进行了D40(含40%质量分数二甲醚的二甲醚柴油混合燃料)、M15(含15%体积分数甲醇的甲醇柴油混合燃料)和柴油3种燃料燃烧特性与污染物排放的试验研究。结果表明,D40发动机的最高燃烧压力和峰值放热率均低于柴油机,燃烧持续期与柴油机相当;M15发动机的最高燃烧压力和峰值放热率均高于柴油机,燃烧持续期较短;D40发动机的NOx排放和烟度均明显低于柴油机,可较好地解决NOx和碳烟排放之间此消彼长的问题;M15发动机可以降低碳烟排放,但NOx的排放明显上升。两种混合燃料发动机的HC排放在全转速范围均高于柴油机,而CO排放在低转速时低于柴油机,高转速时高于柴油机。     

汽油机富氧燃烧特性试验研究

在1台4G18汽油机上进行富氧燃烧试验,进气中O2体积分数分别为21%,23%和25%,研究了不同富氧燃烧条件下的缸内压力、瞬时放热率及THC,CO和NOx排放.研究结果表明:在汽油机中低负荷典型工况下,随着进气中O2体积分数的增加,燃烧与排放均有改善,燃烧相位提前,缸内压力峰值和瞬时放热率峰值均增大,THC,CO排放...