基于改善柴油机排放的燃烧过程优化措施

改善柴油机排放的核心是对燃烧过程进行优化,通过改善燃烧过程来降低柴油机排放是当前柴油机研究中的重要课题。本文主要从优化进气系统、优化喷油系统、优化燃烧室结构、燃料的改质及优化润滑系统五个方面进行分析,综合这些相互制约的优化措施优化柴油机的燃烧过程,降低颗粒物质PM和NOx的直接排放。     

直喷式柴油机NOx排放特性的模拟计算研究

在广安博之的油滴蒸发准维燃烧模型的基础上，结合生成NOx的化学动力学机理，建立了直喷式柴油机的NOx生成模型。对柴油机运行范围内NOx排放特性进行了试验及模拟计算分析，并分析了喷油正时对NOx排放的影响。     

后喷参数对柴油机燃烧与排放特性的影响

本文中研究了某电控高压共轨柴油机,在两种不同工况下,后喷参数对发动机的燃烧、排放和油耗的影响规律。结果表明,引入后喷对缸内压力无明显影响,放热率曲线出现二次尖峰,缸内平均温度降低;随着喷油间隔的增大,二次放热率峰值逐渐后移,Soot排放先降后升,喷油间隔对NOx和油耗无明显影响;随后喷油量增加,主燃烧段放热率峰值下降,二次放热率峰值上升,Soot和NOx排放均降低,油耗稍有上升。     

自然吸气和增压柴油机排放特性研究

按照欧洲排放法规ISO 8178.4规定的八工况法、五工况法分别对增压柴油机(LR4100TZ和LR4100 TZE)和自然吸气式柴油机(YTR3105)进行了排放特性的试验研究,并对增压柴油机的各工况排放特性及经济性进行了分析。结果表明,增压柴油机在中间转速时排放工况分担率较高,自然吸气式柴油机排放工况分担率集中在中、低负荷,而高负荷排放较低,增压柴油机采用电控喷油可进一步降低NOx排放和燃油消耗率。     

一种新的柴油机低排放燃烧概念

为了同时减少NOx,和颗粒排放，利用数值模拟、发动机试验和燃烧观察的方法对一种新的柴油机燃烧概念进行了研究。这种概念是以多次喷射预混合燃烧为基础的，并在装有共轨式喷油系统的单缸机上进行了试验。试验结果表明，这种概念在喷油定时推迟相当大和NOx排放极低的区域同时具有低燃油消耗率和低烟度排放。     

燃烧相位对柴油机低温燃烧影响的试验研究

本文就燃烧相位CA50对柴油机低温燃烧性能和排放的影响进行试验研究。结果表明,CA50在上止点附近时,指示热效率最高,燃油消耗率最低,但最大压力升高率也最高,工作粗暴。随着CA50的推迟,CO和碳烟的排放升高,THC和NOx排放降低。为满足更严格的排放标准,可在小EGR率时采取晚喷方式;大EGR率时采取早喷方式。为兼顾性能和排放,在本研究的工况下,最佳的CA50为上止点后4°CA。喷油控制策略主要取决于爆发压力的限制和对原始排放的要求,EGR和喷油策略共同决定燃烧相位CA50。     

燃油2次喷射对柴油机性能的影响研究

研究了主喷射提前角和后喷射提前角对Ricardo Hydra单缸柴油机动力性能及排放性能的影响.结果表明.当该柴油机主喷射提前角为11°、后喷射提前角为3°时,柴油机最高爆发压力与采用单喷射时最高爆发压力相差不大,但平均有效压力却提高明显;随着喷油提前角的后移,烟度排放增加,NOx排放减少,HC排放增加.分析了主喷射和后喷射时该柴油机燃烧过程.     

排气再循环对复合燃烧式柴油发动机排放特性的影响几点思考

1．引言 有人提出设计开发一种新型的柴油压缩点燃式燃烧方式．并命名为“预混稀薄柴油燃烧”．简称PREDIC。起先通过控制喷油正时．在发动机部分负荷时，NOx（氮氧化物）明显减少。然而，由于受爆震的限制．发动机大负荷运转时，其过量空气系数必须大于2．1．这样我们又提出了柴油机复合燃烧方式．它是利用在预混稀薄燃烧的扩散过程中．再次喷油燃烧．使发动机可以在大负荷下运行，并使NOx（氮氧化物）和烟度排放不到传统燃烧方式的一半．使排放污染大为降低。     

EGR对车用柴油机性能影响的试验研究

结合某废气涡轮增压和高压共轨小型4缸柴油机国Ⅳ排放达标工作,进行了计算机在线实时控制EGR对柴油机性能影响的试验研究,通过试验分析了EGR对NOx、烟度、排气温度、燃油消耗率的影响规律,并对EGR率与喷油提前角的匹配作了进一步的研究。结果表明,为降低柴油机NOx排放,不同工况应采取不同的EGR率;烟度、排气温度、燃油消耗率均随着EGR率的增加而增大;EGR率和喷油提前角应实现良好的匹配,才能保证NOx排放和燃油消耗率都能达到要求,其中小EGR率匹配小喷油提前角,大EGR率匹配大喷油提前角。     

燃料特性对柴油机低温燃烧影响的试验研究

通过对柴油机燃用纯柴油、20%和40%汽油(体积比)3种燃料时的燃烧和排放特性的对比试验,研究了燃料特性对柴油机低温燃烧的影响。结果表明,随着汽油比例的升高,滞燃期延长,低氧浓度时更加明显,这也导致了压升率的升高和"丢火"临界点向高氧浓度移动,但提前喷油时刻对此有一定补偿作用。汽油比例对NOx、CO和THC排放影响较小,但在低氧浓度区域,较大的汽油比例可以大幅降低碳烟排放。氧浓度大约低于16%以后,CO和TCH排放急剧上升;碳烟也进入高峰区,但提前喷油时刻可有效降低排放水平;而NOx正好相反,氧浓度大约高于16%后,NOx排放迅速升高,而只有延缓喷油时刻,才能改善其排放。     

缸内直喷醇类燃料发动机的燃烧与排放特性

根据所测的示功图和排放,分析了一台采用火花点火、缸内直喷周向分层燃烧系统的发动机在燃用甲醇和乙醇时的性能和燃烧特性。研究表明,醇类燃料发动机的燃烧由预混燃烧与扩散燃烧组成,具有非常快的燃烧速率,而且非常稳定,ATDC(3°CA～6°CA)就燃烧完50%燃料,循环变动小于6%。与燃用乙醇相比,燃用甲醇时滞燃期较短,燃烧速率较快。由于采用分层燃烧,醇类燃料发动机具有与直喷柴油机相当的热效率,在负荷特性上,燃用醇类燃料时的NOx排放仅为柴油机的10%～40%,且能实现无烟燃烧,CO排放的增加低于1%,HC排放高于柴油机。     

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。     

二甲醚发动机的燃烧与排放研究

在一台2135直喷柴油机上，对燃油供给系统进行了适当的改造，测试了燃用二甲醚发动机的燃料喷射时刻、气缸压力和有害排放，计算分析了放热规律及滞燃期变化规律。研究结果表明，在供油提前角相同的情况下，二甲醚的喷射延迟比柴油长而滞燃期比柴油短，着火时刻落后于柴油；二甲醚的最大放热速率小，而燃烧持续期短；二甲醚发动机接近无烟排放，N0x排放浓度显著低于柴油机。     

小缸径增压中冷柴油机燃烧特性及放热规律分析

通过实测小缸径增压中冷柴油机气缸压力,分析其燃烧过程及放热规律。结果表明,负荷增加,放热率增大,燃烧始点提前;采用较小的供油提前角,可降低最大压力升高率和最大燃烧压力;采用增压中冷技术,可降低峰值温度,因而对降低NOx 有利。     

进气道喷射过氧化氢对直喷式柴油机排放的影响

分析了过氧化氢(H2O2)参与柴油机燃烧的过程,对降低柴油机排放的机理及H2O2的化学及物理特性进行了分析,建立了H2O2影响内燃机燃烧过程的机理模型。在单缸直喷柴油机上采用单点电喷技术向进气道内喷射H2O2,对降低柴油机排放效果进行了试验验证。试验结果表明,在进气道内喷射H2O2可显著改善发动机的燃烧,可以同时降低NOx排放和燃油消耗率,且烟度变化不大。     

柴油微引燃乙醇发动机燃烧、性能及排放特性研究

柴油微引燃乙醇发动机采用进气道喷射乙醇、缸内直喷微量柴油引燃的方式进行燃料供给。基于单缸四冲程柴油机,对其燃烧、性能及排放特性进行研究,固定引燃柴油喷射量为发动机能实现压燃着火的最小值,在进气压力为0.15 MPa时比较不同乙醇喷射量的工况组,通过改变柴油喷射时刻进行工况扫描。结果表明,引燃柴油的喷射时刻对发动机的燃烧、性能和排放影响显著。柴油微引燃乙醇发动机在中高负荷能够稳定运行,指示热效率可达34%以上,通过适当调节柴油喷射时刻,可以有效控制未燃碳氢(UHC)、NO_x与CO排放,同时可以实现极低的炭烟排放。柴油微引燃乙醇发动机燃烧模式为预混合或部分预混合燃烧,燃烧有两阶段放热特征,改变引燃柴油喷射时刻,可以有效控制燃烧相位。     

柴油机喷油过程参数获取的数值方法研究

利用内燃机整机工作过程一维仿真分析,通过数值计算多方案比较来得到最优喷油过程参数。对1台喷油过程参数未知的高压共轨柴油机的工作过程进行仿真和台架试验对比,结果表明,该柴油机的动力性、经济性和NOx排放性能在计算最优折中喷油过程参数点处与实测性能基本吻合,间接验证了仿真分析获取的喷油过程参数即为满足柴油机各性能的最优喷油过程参数。     

柴油/甲醇组合燃烧在增压柴油机上的应用

在4102增压柴油机上采用柴油/甲醇组合燃烧方式(在柴油机的一部分工况采用现有的扩散燃烧方式,另一部分工况采用柴油引燃醇燃料均质混合气的组合燃烧方式)进行试验;试验结果表明,采用组合燃烧后柴油机的NOx排放和燃料的消耗率较原机有显著减少。     

高原环境柴油机喷嘴内部流场与缸内温度场的三维数值模拟

采用广安博之等准维模型,建立柴油机高原运行工作过程模型;通过环境模拟台架试验验证了模型的可信性。将准维计算结果作为喷嘴内部气液两相流动和缸内燃烧三维模拟的初始条件,就高原低压、低温、低氧条件对喷孔内燃油流动状态与分布、缸内燃烧过程的影响进行三维数值模拟。海拔3 700m计算结果表明:与平原环境相比,柴油机喷嘴内空穴现象加剧,燃油流动速度增加,喷孔出口燃油分布不均匀度增加;缸内燃烧平均温度比平原最多高出300℃且分布不均匀,燃烧室局部热负荷偏高。研究初步揭示了高原环境柴油机性能劣化机理,为通过优化缸内喷雾和燃烧过程改善高原运行发动机性能提供参考。     

LPG/柴油双燃料发动机燃烧过程研究

根据燃烧分析仪测录的示功图对LPG/柴油双燃料发动机不同工况的燃烧百分率和燃烧率进行计算 ,分析其燃烧特性 ,得出了有关双燃料发动机燃烧的一些结论 ,为合理组织双燃料燃烧过程奠定基础