天然气制油燃料对直喷式柴油机排放的影响

在1台安装先进排气后处理系统的柴油机上燃用天然气制油（GTL）燃料,进行了降低排放的试验研究。GTL燃料是一种更清洁的柴油机代用燃料,它几乎不含硫和芳香烃,且十六烷值高。采用几种专门制备的GTL燃料样品,研究了GTL燃料蒸馏特性对改进前发动机废气排放的影响。试验结果表明,GTL燃料的馏程对发动机的颗粒（PM）排放有重大影响。高十六烷值还能减少碳氢化合物和一氧化碳的排放,而这些燃料特性对氮氧化物（NOx）排放几乎没有影响。结果表明,低馏程和高十六烷值的GTL燃料有利于解决NOx与PM排放的折衷关系。为了改善柴油机的最终尾气排放,针对最有利的GTL燃料样品,对发动机进行了改进。为了在保持燃油耗不变的同时降低NOx排放,对废气再循环量、喷射定时和催化用排气管喷油进行了校正。车辆排放试验表明,发动机和GTL燃料的优化能进一步降低NOx和PM排放。此外,为便于今后柴油机使用GTL燃料,对发动机的压缩比、喷油嘴等技术规格进行了仔细研究。研究结果表明,低压缩比和大流量喷油嘴有利于进一步降低排放和提高输出功率。     

发动机运转条件对柴油机颗粒排放的影响

研究了1台单缸柴油机的颗粒排放特性。使用扫描电迁移率颗粒粒径谱仪测量颗粒的粒径分布。检测了发动机运转条件（当量比、喷射压力、喷油定时和废气再循环率）对颗粒粒径分布的影响。结果表明，颗粒粒径分布随发动机运转条件的变化而发生变化。在所有的条件下，核态颗粒与聚集态颗粒都呈现出相反的趋势。     

“石脑油发动机”高负荷压燃运行的研究——一种从油井到车轮低二氧化碳排放的燃烧策略

对一种使用低辛烷值汽油（或称为“石脑油”）运行的燃烧系统在高负荷时的效率和排放潜力进行了计算和试验研究。石脑油发动机在低负荷时采用火花点燃,中负荷时采用均质压燃,高负荷时采用压燃方式运行,重点讨论高负荷时的压燃运行。试验在1台压缩比为16、采用共轨喷射系统的单缸柴油机上进行。考查了3种燃料：轻质石脑油（研究法辛烷值（RON）≤59,十六烷值（CN）≤34）,重质石脑油（RON≤66,CN≤31）、添加十六烷改进剂的重质石脑油（CN≤40）。在上止点单次喷射燃料（类似柴油机燃烧）,随负荷的增长会产生很大的燃烧噪声。与计算流体动力学预测的一致,噪声限制了最大功率。单次预喷后,受噪声限制的最大功率略为增加。在与传统轻型柴油机功率水平差不多的峰值负荷下运行,要求采用一种“分段燃烧”方法,即采用间隔很大的预喷和主喷。试验结果表明,发动机在低速、中高负荷下具有很好的性能和效率。由于加入十六烷改进剂后石脑油的着火性仍不佳,发动机分段燃烧高速运行时的转速被限制在2700r／min以下的范围内。中低负荷下的大量预混燃烧使氮氧化物和颗粒排放降低,分段燃烧在高负荷下出现了很高的排放（类似柴油机）。因此,为了高效率运行,虽然这种方法能达到不错的峰值负荷水平,但是,转速和排放限制了这种方法的应用,需要进一步的研究。     

使用生物柴油混合燃料对GE Tier2干线机车排放的影响

本文介绍了标定牵引功率为3280kW、符合Tier2标准的GEES44DC干线机车的排放测试结果和使用生物柴油混合燃料对机车排放的影响。使用含硫约400ppm的试验燃料进行基准排放测试,然后分别使用掺混比为2％、10％、20％和100％的生物柴油（由大豆提炼的）进行测试。气态和颗粒排放物按照美国联邦法规第40章92款进行采样。测试结果表明,与基础油相比,在美国环保局（EPA）干线机车牵引循环和调车循环时每种掺混油的颗粒物（PM）排放量均有所降低。混合10％生物柴油时,PM排放量降低最为显著。相比较而言,继续增加生物柴油比例对于进一步促进PM排放降低的效果有限。使用生物柴油时,就PM排放而言,调车循环比干线循环时降低更显著。使用B2、B10、B20混合燃料时循环加权氮氧化物（NOx）排放量的增加不明显,在试验误差范围内。然而,使用B100燃料干线机车牵引循环时NOx排放增加近15％。除使用纯生物柴油时碳氢化合物（HC）排放在干线和调车分别降低了21％和24％外,其他各工况碳氢化合物排放量在正常试验误差内。与使用基准油相比,测得干线牵引循环下使用B20和B100燃料一氧化碳排放量分别降低了17％和24％。使用B2和B10混合燃料时,体积燃油消耗增加了约1％。使用B20混合燃料时,体积燃油消耗略高于2％,使用B100燃料时增加了近7％。     

全球销售生物质燃料及乙醇混合燃料车辆

马自达在欧洲及美国开始销售燃用“B5（混合生物质燃料5％的柴油）”和“E10（混合乙醇10％的汽油）”等燃料的车辆。此外，从2007年起，已在菲律宾、泰国、印度尼西亚等国销售燃用“E20（混合乙醇20％的汽油）”的轿车Mazda 3。     

中速柴油机燃用重油—水乳化燃料的试验研究

在缸径×行程＝２５０ｍｍ×２５０ｍｍ的中速柴油机上进行了燃用Ａ重油和Ｃ重油的水乳化燃料的试验研究。在改变燃料中水添加比例的条件下测定了发动机性能参数和燃料喷射特性、排气特性和热负荷特性。试验结果表明，使用上述两种燃料时，柴油机废气中的ＮＯｘ含量均随水添加比例的增加而大幅度下降。同时使用Ａ重油乳化燃料且水添加比例小于５０％时，柴油机的燃油消耗率有所改善，但使用Ｃ重油乳化燃料时没有改善。采用Ｃ重油且当     

直喷式柴油机燃用柴油和生物柴油时的高均质压燃技术

在直喷式柴油机上很难实现高均质压燃。其主要原因是很难实现燃油充分气化和存在燃油喷雾撞壁问题。这种燃烧状况还会因压力升高率增加而限制最大运转负荷。与常规的燃烧过程相比,均质压燃的碳氢（HC）和一氧化碳（CO）排放会明显升高,且排放值很高。在一台直喷式柴油机上研究了2种实现高均质压燃的方法：采用日产公司MK型喷油系统和提早喷油。利用一台普通2L4缸共轨柴油机,以18．4和14．4的压缩比分别研究了喷油压力、喷油定时、废气再循环（EGR）率、EGR冷却器效率和压缩比的影响。鉴于目前人们对生物燃料的兴趣,结合高均质压燃方式,采用柴油和生物柴油,研究了燃料氧化特性对HC、CO、碳烟和氮氧化物（NO：）排放的影响。通过测量气态排放物、滤纸烟度值和压力进行研究。并用缸内压力计算出放热率和缸内压力升高率。减小压缩比能扩大高均质压燃充量的运行范围。在低负荷时,柴油和生物柴油的NOx和碳烟排放均可忽略不计。燃用生物柴油能使HC和CO排放减少。在高负荷时,碳烟排放变得较高,而燃用生物柴油则能使碳烟排放减少。简要介绍了实现低排放的几种柴油直喷方式,并分析了含氧生物柴油对这些燃烧方式的适应性。     

喷油正时对船舶柴油机排气中有害成分的影响

分别在发电机工况和推进工况下,通过在1台4135G柴油机上试验研究喷油正时变化对柴油机排气中有害成分的影响.试验结果表明喷油正时适当延滞调整可以降低柴油机排气中NOx排放浓度,而柴油机的燃油耗率和烟度受到的影响不大.     

重型发动机喷油嘴结焦试验方法的开发

当今，柴油机仍是最常见、最高效的移动式能源转换设备。尽管如此，它还是受到许多问题的困扰，如喷油嘴的结焦。由于引入更先进的喷油系统和燃用更为多样的燃料（包括生物燃料），这个问题变得更加复杂。现在的喷孔尺寸比以前更为细小，因此对结焦更为敏感。已有2种经欧盟委员会批准的柴油机结焦试验方法，但还没有公认的适用于大型发动机的结焦试验方法。以大型发动机为基础，采用含锌量为1×10^-6的B10生物柴油，在单缸发动机上进行研究，目的是开发一种简单、快速的结焦试验方法。为了与实际应用情况相符，采用1台满足欧5排放标准的高功率发动机，在几个实际负荷工况点进行试验。研究了发动机在各种转速最大负荷点的结焦倾向，在此基础上确立一种重复性好、便捷的单一负荷点6h试验法，试验中途保温1h，以产生显著的结焦。用嵌装热电偶的啧油器测得喷嘴平均温度约为255℃。根据试验中测得的功率损耗评价结焦状况，并在流量试验台上予以验证。此时从喷油器上拆下喷嘴，在结焦试验前后单独测量流量，以判断喷嘴结焦产生的影响。由于试验的初始状态极为关键，因而发动机的运转工况十分重要。试验结果显示，发动机在50％负荷状态下运行不会对结焦产生显著影响，并且，整夜保温后功率输出平均升高1．2％，而缩短保温时间对积炭的形成没有显著影响。     

燃料性质的变化对重型车用发动机均质充量压燃的影响

均质充量压燃（HCCI）为显著改善效率和大幅削减排放提供了可能。然而，在实用负荷和转速下实现重型车用发动机的HCCI运行面临大量的技术挑战。必须把HCCI的运行范围成功地扩展到全部负荷和速度范围，同时要保持适当的燃烧相位，控制最高缸内压力和压力升高率，并限制氮氧化物和颗粒排放。Caterpillar和ExxoMobil公司的合作研究已在这方面取得重大进展。评估了燃料对HCCI发动机运行范围和排放的影响。测试燃料是在汽油和柴油的馏程范围内开发的，涵盖很大范围的着火性、燃料化学性质和挥发性。所有燃料均利用Caterpillar3401E单缸油料试验机、在HCCI条件下测评。测量了废气排放和性能等关键变量，以及发动机转速、废气再循环率、燃油喷射定时等参数。结果表明，燃料品质和发动机条件的适当组合可实现重型车用发动机在宽广负荷范围内的HCCI运行，同时显著削减排放。在发动机压缩比为12的条件下进行测试，发现某种着火性介于目前汽油和柴油之间的燃料可提供最大的高负荷运转能力。     

内燃机车电控喷油系统模拟计算与实验

对内燃机车柴油机电控喷油系统进行了数值模拟计算,将电磁阀闭合后的燃油流动过程等效为一维流体非定常流动,用连续性方程和动量方程建立了数学模型。将电控单体泵系统划分为单体柱塞泵、供油凸轮、高压油管、电磁阀和喷油器几个子模块并分别进行数值计算,确定了油管两端的边界条件。以单体泵初始状态和外部条件为输入量,采用特征线法得出各点的燃油压力,并将仿真结果以图形的方式输出;在电控喷油泵试验台上进行了压力特性试验,得到不同凸轮轴转速下的泵、嘴端的喷油压力波形。两者对比验证了数值计算和分析的准确性,得出电控单体泵各部件参数对喷油过程的影响,为内燃机车柴油机电控燃油喷射系统的研制打下了理论基础。     

机车用R280系列柴油机的开发与研制

介绍了南车集团戚墅堰机车有限公司与奥地利AVL公司合作开发的R16V280ZJ型柴油机的研制情况,同时介绍了公司近期自主开发的R12V280ZJ型柴油机,作为R280的系列化柴油机,该型柴油机不仅主要零部件成熟、可靠,而且通过性能优化,极大地降低了柴油机在部分负荷时的燃油消耗率,能更好地满足铁路对低排放、低油耗内燃机车...     

用于发动机开发的气缸内测试技术

描述了用于揭示气缸内过程的光学诊断技术.说明了可在气缸内安装光学通路的可视化发动机特点和激光诊断技术的原理.给出了典型的测试结果,如气体流动、燃油喷射、混合气形成、燃烧及燃烧产物.此外,探讨了光学诊断技术在发动机内部及外部废气再循环研究中的应用.     

涡轮增压柴油机米勒循环分析及优化

米勒循环是降低柴油机NOx排放的有效措施.现建立涡轮增压柴油机米勒循环热力学分析模型.研究了几何压缩比、有效压缩比、空燃比、涡轮增压器效率等对发动机性能的影响规律.考虑到实际发动机的爆发压力和NOx排放限制,对发动机的性能进行了优化设计.研究结果表明,只有进行参数优化匹配且涡轮增压器效率较高时,采用米勒循环才能提高热效...     

两级增压柴油机增压器匹配方法与压比分配规律的研究

进行了柴油机普通两级增压系统匹配方法的研究,建立了设计工况点匹配和其他工况点评价的计算模型.采用GT-POWER软件建立了某柴油机两级增压系统的仿真模型,采用实测结果校核了模拟计算,在此基础上,利用模拟计算结果进行了匹配模型的考核,进一步开展了不同高低压级压比分配对两级增压柴油机性能的影响规律分析,通过压气机和涡轮运行特性的研究确定了最优压比分配的选择.     

柴油机喷油泵体复杂孔系加工精度控制技术

针对大功率柴油机的高强度铝合金喷油泵体凸轮轴孔加工进行了分析,重点研究了数控加工的装夹方案与适宜性夹具研制、整体导杆设计与刀片的优化,以及切削参数的改进,在工艺试验验证的基础上,提出了从以上几个因素出发提高喷油泵体凸轮轴孔与柱塞孔加工精度的方法,保证了喷油泵体复杂孔系加工精度的有效控制和提高.     

基于内燃动车组的混合动力匹配设计研究

针对内燃动力轨道交通在实际应用中存在的不足以及当前主要新能源技术发展现状,文章结合某内燃动车组的总体参数和配置情况,将内燃机组匹配蓄电池的混合动力方案与纯内燃机组方案进行对比分析,并对混合动力选型和配置进行了计算和分析。结果表明,混合动力匹配方案在降低整车能耗和节省燃油消耗等方面有着显著的优势。     

D85推土机燃油系统故障分析与改进

为解决D85系列推土机停机一周后无法重新启动问题,对其供油系统零部件结构、材料等方面进行分析研究,发现故障发生的主要因素是浮子油箱密封钢球磨损导致密封效果下降,燃油在主油箱与浮子油箱的压差作用下逐渐充满回油管,并通过打开的喷油器大量进入燃烧室,导致柴油机不能正常着火.采用取消浮子油箱、管路中增加进回油单向阀的系统结构改进方案,提高了密封可靠性,解决了柴油机的启动问题.     

机车柴油机喷油泵凸轮接触应力分析

针对机车柴油机喷油泵凸轮表面常出现点蚀、麻点、剥落等损伤问题,开展喷油泵凸轮轮廓升程段的接触应力研究,分析导致喷油泵凸轮表面失效的原因。以16V240ZJB型柴油机为例,通过对油泵凸轮轮廓曲线进行几何分析,导出凸轮升程段的运动方程。采用弹性力学中的赫兹理论,建立油泵凸轮接触应力的计算式,并通过计算机编程,从理论上计算和分析喷油泵凸轮表面的接触应力。理论计算结果表明:喷油泵凸轮的接触应力虽高达1 421.655 MPa,但并未超过许用应力值。因此建议从材料加工工艺方面查找原因,提高凸轮表面加工质量,并采用复合强化工艺,进一步加大喷油泵凸轮表面的强度。     

机车柴油机调控系统运用故障分析及建议

阐述了机车用柴油机调控系统在机车运用中存在的失控问题.即柴油机速度在操纵中发生的“飞升”、非升非降(非正常升速,非正常降速),机车卸载时回手柄停机,供油拉杆卡滞,电控系统断路,司控器电蚀性碳阻断路,调节器内部零部件脱落、传动轴齿轮滑扣或剥离等类故障,引起的柴油机非正常性停机或停机后启机困难.并揭示了故障的所在,提出了相应的建议与改进措施.