电控高压共轨柴油机燃用生物柴油-柴油混合燃料的燃烧特性

针对1台6缸增压中冷电控高压共轨柴油机,在不改变原柴油机结构和喷油参数的条件下,研究了生物柴油的掺混比例对发动机燃烧特性的影响。结果表明:小负荷时发动机有预喷射,随着生物柴油掺混比的增大,生物柴油-柴油混合燃料的滞燃期缩短、缸内最高燃烧压力下降,预喷阶段压力升高率峰值和瞬时燃烧放热率峰值减小,且对应的相位提前;主喷阶段压力升高率峰值和瞬时燃烧放热率峰值增大,且对应的相位后移。随着负荷的增大,发动机喷油策略改为单次喷射,随着生物柴油掺混比的增大,缸内最高燃烧压力下降,燃烧持续期缩短,压力升高率峰值略有增大,瞬时燃烧放热率峰值逐渐减小且对应的相位前移。两种不同负荷条件下,随着生物柴油掺混比的增大,混合燃料的指示热效率逐渐下降。     

燃烧过程对轻型车用柴油机怠速噪声的影响

发动机噪声是车辆怠速噪声的主要来源。为研究某轻型卡车怠速开空调时车内噪声增大的问题，进行了发动机台架试验，试验对象为一台4缸、四冲程、涡轮增压中冷、电控高压共轨柴油机。试验测量了柴油机的气缸压力、声功率及近场噪声，通过比较声功率级，分析了柴油机在不同工况下的噪声变化。基于气缸压力计算了放热率、压力升高率等燃烧特性参数，基于近场噪声信号计算了近场噪声频谱，进一步研究了燃烧特性参数变化对不同频率近场噪声的影响。结果表明：冷却液温度小幅度降低时喷射策略确定的喷油正时提前，导致气缸最高燃烧压力及预喷燃油燃烧引起的压力升高率峰值显著增大，怠速噪声增大；750 r/min时喷射策略确定的喷油正时较早，压力升高率较大，最高燃烧压力在更靠近上止点的位置出现且持续时间较长，燃烧过程较780 r/min与820 r/min时更为剧烈，这是该转速下噪声较高的主要原因。开空调时循环供油量增加，燃烧过程更加剧烈，产生更高的压力升高率及最高燃烧压力，也会导致怠速噪声增大。此外，频率在1 000 Hz左右噪声的变化对该柴油机整体噪声水平的影响最大。     

车用柴油机放热规律与燃烧噪声的关系

对1台车用高速高压共轨柴油机进行了不同负荷、不同转速以及不同喷射参数工况下的缸内压力测试,通过分析燃烧放热规律对气缸压力变化的影响,对燃烧放热规律与燃烧噪声的关系进行了研究。研究结果表明:燃烧噪声不仅与最高气缸压力和最大压力升高率有关,还与各自相位的间隔有关;负荷对发动机燃烧噪声的影响较大,转速对燃烧噪声的影响主要体现在频率范围变化;通过改变喷射参数可以改变柴油机的燃烧噪声水平。     

轻型柴油机预混合低温燃烧和排放性能的试验研究

本文中对比分析了某四缸轻型车用柴油机喷射正时、废气再循环(EGR)率和喷射压力对燃烧过程和污染物排放的影响规律。结果表明:采用适时早喷或者晚喷策略均能延长滞燃期而改善可燃混合气的均匀性,以实现部分预混合燃烧,抑制碳烟排放。适时早喷策略相对晚喷策略更有利于降低碳烟排放,但将受到NO_x排放恶化的限制。引入EGR后,适时早喷不但可降低缸内燃烧温度抑制NO_x排放,还可有效解决因早喷带来的燃烧相位过早的问题,从而提高燃烧效率,改善燃油经济性,在高EGR率区域可兼顾有效燃油消耗率、NO_x和碳烟排放。而晚喷条件下,引入EGR后会进一步加重后燃现象,使有效燃油消耗率和碳烟排放有所恶化。随着喷射压力的提高,适时早喷时,燃烧放热过程变缓,瞬时放热率峰值和缸内平均温度降低,从而可同时降低NO_x和碳烟排放,而晚喷则相反,NO_x排放随着喷射压力的提高而有所上升。而不论适时早喷还是晚喷,有效燃油消耗率受喷射压力的影响很小。     

乙醚助燃对柴油机冷起动性能影响的试验研究

为了提高柴油机低温起动速度和平稳性,在减小起动喷油量及增加起动阻力矩条件下,向柴油机进气道内预喷不同量的乙醚,研究乙醚助燃对柴油机起动循环数和燃烧排放特性的影响。结果表明:在标定油量下,进气道预喷少量助燃乙醚对起动循环数没有明显影响,但起动过程最高缸压及最大压力升高率显著增大;预喷助燃乙醚并减小起动喷油量能有效改善柴油机的起动粗暴性;减少起动喷油量并增加起动阻力矩时,在进气道预喷占起动初始循环油量热值20%的乙醚,能有效加快起动过程,将起动时间提前3～5个循环;进气道预喷乙醚后燃烧放热提前,放热率峰值减小,压力升高率降低,起动燃烧过程更加平稳,但会导致起动过程HC和CO排放增多。     

燃油多次喷射控制策略对单缸柴油机燃烧与排放特性的影响

基于高压共轨系统对一台单缸柴油机采用燃油预喷射控制策略时的燃烧特性与排放特性变化规律进行了研究。在保持循环油量不变的前提下,通过控制每循环燃油的喷射次数、预喷油量、预喷与主喷的间隔角,对发动机缸内燃烧压力、放热规律、压力升高率及排放变化规律进行了分析。试验结果表明：当预喷油量小于5 mg/循环时,发动机能够在维持炭烟颗粒不增加的同时降低NO x的排放,同时发动机的压升率也较无预喷工况有所降低;多次喷射燃烧过程对燃油消耗率的影响较小,较无预喷工况略有上升,但通过对预喷角度、预喷油量及间隔角的合理匹配,能够实现对燃油消耗率的进一步优化。     

预喷对柴油机燃烧与排放的影响

在一台4缸柴油机上研究预喷策略(预喷率和预喷间隔)对燃烧与排放特性的影响。研究结果表明:与单次喷射相比,采用预喷策略后,最大压力升高率和NO_x排放降低,soot、THC和CO排放升高,热效率提高;增大预喷率,预喷放热率峰值、soot、THC和CO排放升高,NO_x排放降低;增大预喷间隔,热效率和soot排放降低,最大压力升高率、THC和CO排放升高;改变预喷间隔对NO_x排放无明显影响;在小负荷工况下,与单次喷射相比,采用大预喷率和小预喷间隔策略能同时实现柴油机较高热效率和较低NO_x排放。     

基于电控喷油定时与EGR率实现柴油机HCCI/常规燃烧双模式的试验研究

针对HCCI燃烧在大负荷时的局限性,开发了基于电控燃油喷射定时和EGR率的车用柴油机双燃烧模式,即在小、中负荷工作时,采用均质压燃预混合燃烧,在大负荷时,采用传统的扩散燃烧模式,克服了均质预混合燃烧模式大负荷性能差的缺点。试验研究了在HCCI区域喷油提前角与EGR率对柴油机性能的影响及二者在HCCI区域的协同作用。分析了HCCI燃烧的缸压和放热率。通过油量MAP与喷油定时MAP的优化和爆震扭矩值确定了双燃烧模式工作下的HCCI扭矩范围及过渡区域扭矩线。试验结果表明:采用电控VP37泵与电控废气再循环系统相结合,通过增大喷油提前角的方式,在一定的负荷范围内实现了准HCCI燃烧,NOx与炭烟排放同时降低;在大负荷范围内采用常规燃烧方式,使CA4D32TC柴油机实现了双燃烧模式工作,具有较好的性能指标。     

预喷参数对柴油机燃烧噪声的影响规律研究

以某单缸柴油机为研究对象,通过测量柴油机缸内压力,对定负荷和变转速工况下的缸内压力声压级进行了分析,研究了预喷射参数对燃烧噪声、压力升高率的影响。结果表明,在相同发动机转速和负荷下,随着预喷压力的提高,最大压力升高率升高,燃烧噪声增大;预喷角度对最大压力升高率和燃烧噪声影响较小;燃烧噪声和最大压力升高率随预喷油量的增加而增大。在变转速条件下,高喷射压力下的燃烧噪声均随转速的提高呈现先升高后降低的趋势,最高点出现在发动机转速为1 100~1 200 r/min区间。     

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。     

预喷射控制柴油机燃烧噪声的试验研究

研究了预喷射在高压共轨电控直喷式柴油机上控制燃烧噪声的作用。通过试验分析了不同工况下预喷射变量、预喷射定时、预喷射油量及主喷射定时的变化对燃烧噪声产生的影响。基于结果的分析,对预喷射变量进行优化。在以燃烧噪声为目标进行优化的同时,兼顾其对排放和经济性的影响。结果表明,采用预喷射可以明显改善燃烧噪声,在优化了预喷射策略之后,改善效果更明显。采用合理的预喷射策略可以明显降低燃烧噪声和NOx排放,但烟度和燃油消耗率略有增加。     

燃烧噪声二级影响因素对柴油机声品质的影响

分析了柴油机燃烧噪声产生机理,采用缸压数据计算燃烧噪声,通过台架试验分析了二级影响因素对发动机燃烧噪声的影响,并在消声室中进行了试验验证。试验结果表明,多次分喷定时和分喷油量对燃烧噪声影响明显,结合调节节气门开度、增压器开度和EGR策略,降低了燃烧噪声突变,使整车语音清晰度提高7%,提高了整车声品质。在怠速状态,节气门开度由30%减小到20%,燃烧噪声显著降低,驾驶室内噪声降低2.0dB。     

预喷参数及EGR对柴油机噪声影响试验研究

柴油机的燃烧过程受喷油次数、喷油时间、喷油量、喷油压力以及EGR开度等参数影响。燃烧过程中缸内缸高频压力振荡与燃烧噪声有很强的关联性。为研究预喷策略以及EGR对4缸高压共轨柴油机整机噪声的影响规律,在柴油机不同方位布置了9个声压传感器,对平均声压级以及频谱特性进行了分析。试验结果表明:在低负荷低循环油量工况下,预喷会使整机噪声恶化;在高负荷高循环油量工况下,少量预喷油量可缩短滞燃期,达到较好的降噪效果,但随着预喷油量的增加,整机噪声仍会恶化;适当延迟主喷可以降低主燃烧对应的峰值频率段声压级;提前预喷会增加预燃烧对应频段的声压级,在频谱图上出现两个声压级峰值;适当地增加EGR开度可以降低整机噪声。     

柴油机HCCI压缩过程缸内工质状态的模拟研究

分析了均质充量压燃(HCCI)的一个技术难点,即燃烧始点的控制,指出其燃烧两阶段性对应着放热的两阶段性。建立了HCCI柴油机早期缸内燃油喷射的压缩模型,通过对R4102柴油机的模拟计算,获得了压缩过程缸内工质T-p变化历程;从低温放热和高温放热分析了进气温度T0、过量空气系数a以及压缩比cε等因素对HCCI燃烧始点的影响。     

预混合氢气对柴油机燃烧和排放性能的影响

针对预混合氢气的柴油机,在AVL Fire软件上建立了计算模型,并与试验结果进行对比,验证模型的准确性。在此基础上改变了喷射策略,对发动机缸内工作过程及相应的燃烧和排放性能进行数值模拟和分析。研究结果表明：随着预混合氢气质量分数的增加,缸内压力和温度升高,NOx 排放恶化,Soot排放改善;随着预喷射油量和预喷间隔角的增加,NOx 质量分数升高,Soot质量分数降低;随着后喷射喷油量的增加,缸内压力和放热率稍微减小,NOx 和Soot质量分数降低;随着后喷间隔角的增加,缸内压力、放热率、NOx 和Soot排放均未发生明显变化。     

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。     

压缩比和EGR率对预混压燃柴油机燃烧和排放的影响

利用CONVERGE软件研究不同压缩比和EGR率对预混压燃(PCCI)柴油机燃烧和排放的影响规律。在1 650 r/min转速50%负荷下,采用小喷油锥角和4次多脉冲预喷射喷油策略实现PCCI燃烧。结果表明,降低压缩比能够显著推迟缸内着火时刻,强化油气混合,同时降低NOx和干碳烟的排放,但油耗会提高;随着EGR率的增大,缸内着火延迟时间越长,燃烧爆发压力、缸内平均温度、瞬时放热率峰值和缸内压力升高率则相应降低,同时NOx排放下降,干碳烟排放升高,油耗升高。     

喷油策略对柴油机燃烧噪声及排放影响的模拟研究

进行了通过优化高压共轨系统燃油喷射策略来改善缸内燃烧排放性能的研究,基于AVL Fire软件,针对1015柴油机开展了不同燃油喷射策略下的喷雾燃烧和排放的数值模拟,建立了数学模型并验证了模型的可靠性,分析了一次预喷的预喷时刻、预喷量、主喷提前角对燃烧噪声及排放的影响,揭示了各参数对燃烧噪声和NOx及炭烟生成的影响机理,为进一步优化预喷方案提供了理论依据。     

预喷射对轻型车用柴油机排放性能的影响

以某轻型车用柴油机为样机,研究了预喷射对柴油机排放及燃油经济性的影响.研究表明:采用预喷射可以对燃烧室进行预热.缩短主燃烧滞燃期,降低缸内最高燃烧温度,从而降低NOx的排放,同时炭烟排放及燃油经济性要好于单纯推迟喷油提前角的单次喷射方案;随着预喷油量的增加,NOx炭烟和燃油消耗率都有所上升,预喷提前角对轻型车用柴油机燃...     

预喷射对生物柴油发动机燃烧及排放特性影响研究

研究了不同预喷条件下满足国Ⅴ排放的高压共轨柴油机燃用混合燃料BD20（含80％体积分数的国Ⅴ柴油和20％体积分数的餐饮废油制生物柴油）的燃烧及排放特性。结果表明：采用预喷射后滞燃期有所缩短,燃烧持续期有所增大。相比于预喷间隔,预喷油量对滞燃期及燃烧持续期的影响更为显著;预喷射显著减小了主燃烧的压力升高率,改善了燃烧的剧烈程度,且低负荷取较小预喷间隔、高负荷取较大预喷间隔效果较优;采用预喷射后NO x 排放均有所降低,大部分预喷射条件下PM 排放有所增加,各负荷均存在着较佳预喷射方案,可以同时改善NO x 及PM 排放。