基于国四排放非道路柴油机喷射系统的优化试验

基于非道路378型柴油机,采用不同的轨压、主喷正时、预喷油量和预喷-主喷间隔,进行非道路柴油机八工况的喷油参数优化试验.试验结果表明:随轨压的增加,NO_x排放增加,烟度和有效燃油消耗率不断减小,HC排放先降后升;随主喷提前角的增大,NO_x排放增加,烟度、HC和有效燃油消耗率不断减小;随预喷油量的增大,NO_x、烟度和有效燃油消耗率先降后升,HC排放不断增加;随着预喷-主喷间隔角的增大,NO_x先降后增,烟度不断下降,HC和有效燃油消耗率不断增加.综合考虑排放和经济性,确定了八工况下的喷油参数的优化值,八工况稳态测试循环测量结果:NO_x+HC为6.32g·(kW·h)~(-1),PM为0.169 g·(kW·h)~(-1),满足非道路国四排放限值要求.对于非道路柴油机,采用较高的轨压、较小的主喷提前角、少量预喷油量及较短的预喷-主喷喷油间隔,可优化燃烧过程,降低排放,提高经济性.     

喷油策略对大缸径双燃料发动机燃烧和排放的影响

为改善大缸径双燃料发动机的动力性,提高经济性并降低排放,以1台6缸多点进气的柴油/天然气双燃料发动机为研究对象,分析不同引燃油量和喷油正时对缸内燃烧、替代率以及排放的影响.研究结果表明,增加引燃油量和喷油提前角可以较大幅度降低CH4和CO的排放,HC排放的下降幅度较小,在不发生缸内爆震的情况下,引燃油量的减少不会影响爆压的变化和NOx的排放;相比于改变引燃油量,改变提前角对缸内燃烧和替代率的影响更大,喷油提前角增大1℃A,循环供油量平均减小0.19g/cyc,替代率平均增大2.5％;在全工况范围内,最佳喷油正时随着负荷的升高而减小,随转速升高而增大.通过优化喷油正时和引燃油量得出全工况各点的最高替代率,最高达到94.2％,提升了燃油经济性.研究结果可为大缸径双燃料发动机的开发提供依据.     

天然气分段喷射对双燃料发动机性能影响的研究

针对6L190柴油/天然气双燃料发动机,采用天然气分段气态直喷的喷射规律,通过改变其主预喷间隔与预喷量,利用AVL Fire软件对缸内燃烧及排放进行数值模拟研究。结果表明:天然气预喷射能够改善混合气形成质量,缩短主喷射着火滞燃期,降低缸内最大爆发压力和最高燃烧温度,减少NOX排放,优化燃烧,但若要达到良好的预喷射效果,这需要对预喷量和主预喷间隔进行优化调整。间隔角较大时,宜采用较大预喷量;间隔角较小时,预喷量宜减少;间隔角不宜过小,否则效果会适得其反。预喷量固定时,较大的间隔角有利于改善排放;预喷量较小时,排放对间隔角变化相对不敏感。     

船用高压共轨系统三维模型的轨压波动研究

在船用高压共轨柴油机中,共轨压力对喷油量有直接的影响,不同的轨压波动会造成喷油量的明显误差。本文利用Fluent软件将船用柴油机高压共轨燃油系统模型中共轨管模型转化为共轨管中燃油流动的三维模型,通过Simple算法流动仿真计算以及UDF函数模拟实际边界条件,研究共轨管中轨压波动规律以及流场分布。通过对轨压波动频谱分析得出共轨管内压力波动是由供油、喷油和压差反馈引起的。三维流动模型仿真结果显示在高频波动的影响下,共轨管内不同位置压力波动差值可达供油和喷油所引起波动的75%,且不同时刻的喷油量差异达到20%,在轨压控制中必须采取有效控制手段抑制高频波动。     

高压共轨船用柴油机燃烧与排放数值研究

为研究高压共轨船用柴油机燃烧与排放特性,应用CFD软件fire对某型船用柴油机喷雾燃烧进行了三维数值模拟。计算得到了不同轨压和不同喷油提前角下的燃油液滴分布、当量比分布、缸内燃烧温度和压力分布,以及NOx和soot质量分数分布等,同时还得到了油耗与指示功率值。对比研究了共轨压力和喷油提前角对燃烧和排放的影响。     

基于EGR+共轨技术的船用柴油机排放性能仿真研究

在论文中,针对TBD234高压共轨柴油机的高负荷情况,通过CFD模拟方法研究了EGR+共轨技术对船用柴油机排放控制效果的影响。结果表明,在设置的参数范围内提高共轨压力和增大喷油提前角都会使温度和压力升高,NO排放增加,soot排放减少。相比之下,共轨压力对柴油机燃烧排放性能的影响可以忽略不计;EGR对燃烧特性的影响要小于喷油提前角产生的影响,但是在限制NO的排放方面,EGR技术的应用潜力更大。另外,在参数设定范围内,发现NO排放与烟尘排放关系良好的相对优化条件为EGR率为0.1,燃料喷射提前角为5°CA。     

电喷主机在现代船舶上的应用

目前,船舶大型低速柴油机大多使用的机械式燃油喷射系统,这种传统的喷射系统由于结构上的限制,不能同时满足柴油机的经济性和排放要求.因为,在喷油量一定的条件下,为了提高柴油机的经济性要求喷油（供油）提前角适当增大些,然而为了降低柴油机NOx的排放,要求喷油（供油）提前角适当减小些.为此,少数类型的船舶低速柴油机通过使用可变正时机构来调整喷油提前角.但是由于结构复杂,在使用过程中其准确性和可靠性都不太理想,且供油正时、供油规律还随机件磨损而发生变化.由此可见,机械式燃油喷射系统很难满足经济性、可靠性和环保的发展需求.     

基于GT-Power和Simulink的柴油机各缸不均匀性闭环控制

为改善各缸工作不均匀性,以TBD314V8柴油机为研究对象,基于缸压计算得到的各缸IMEP和CA50作为反馈变量,控制变量为各缸的喷油量和喷油提前角,建立了GT-Power与Simulink联合仿真模型,通过模型分析了轨压、负荷和喷油提前角对爆压、IMEP和CA50不均匀率的影响,并对影响因素进行参数灵敏度量化分析,验证了闭环控制对各缸不均匀性的改善效果。结果表明：轨压对爆压、IMEP和CA50不均匀率影响较小;负荷对IMEP不均匀率影响最大,且随着负荷的增加呈线性下降;喷油提前角对爆压不均匀率和CA50不均匀率影响最大,且CA50不均匀率随着喷油提前角的增大呈线性增加。经过闭环控制后,各缸不均匀性得到明显改善。     

基于GT-Power和Simulink的柴油机各缸不均匀性闭环控制

为改善柴油机各缸工作的不均匀性,以TBD314V8柴油机为研究对象,将基于缸压计算得到的各缸IMEP和CA50作为反馈变量,将各缸的喷油量和喷油提前角作为控制变量,建立GT-Power与Simulink联合仿真模型。通过模型分析轨压、负荷和喷油提前角对爆压不均匀率、IMEP不均匀率和CA50不均匀率的影响,并对影响因素进行参数灵敏度量化分析,验证闭环控制对改善各缸不均匀性的效果。结果表明:轨压对爆压不均匀率、IMEP不均匀率和CA50不均匀率的影响较小;负荷对IMEP不均匀率的影响最大,且随着负荷的增加线性下降;喷油提前角对爆压不均匀率和CA50不均匀率的影响最大,且CA50不均匀率随着喷油提前角的增大线性增加。经过闭环控制之后,各缸的不均匀性得到明显改善。     

船用中速柴油机燃油系统仿真研究

本文根据项目研制的需要,对某型船用中速柴油机燃油系统的构成及原理进行分析,在此基础上应用AMESim软件搭建其仿真模型。在几种典型工况下将仿真结果与台架试验结果进行对比,验证仿真模型的正确性。最后,探讨在100%工况下,系统关键结构参数对燃油系统喷射特性的影响。研究结果表明:柱塞直径增大,泵端出口压力、喷油压力、喷油速率及循环喷油量均增加,且增强效果逐渐加强,同时高压油管的压力损失逐渐增加;针阀升程增加,泵端出口压力、喷油压力、喷油速率及循环喷油量都增大,且这种增强效果逐渐加强;针阀预紧力增加,泵端出口压力、喷油压力和喷油速率增大,而循环喷油量反而减小。     

喷油正时对柴油机燃烧和排放性能影响的试验分析

试验分析喷油正时对柴油机燃烧及排放特性的影响规律。分析表明:喷油正时对柴油机燃烧和排放性能有着显著影响,随着喷油正时提前,缸内燃烧压力升高,压力升高率峰值增大,燃烧放热率峰值增大、燃烧始点提前,缸内燃烧温度升高;NOx排放随喷油正时提前明显升高,说明喷油正时滞后是降低柴油机NOx排放的有效措施。试验结果可为柴油机电控参数标定提供参考。     

RT-Flex型船用低速机燃油喷射控制系统性能仿真研究

以RT-Flex型船用低速柴油机高压共轨燃油喷射系统为研究对象。利用AMESim软件建立其高压共轨燃油喷射系统的仿真模型,在验证仿真模型精度后,利用开发的仿真模型研究关键参数对高压共轨燃油喷射系统性能的影响。研究结果表明,油量活塞直径和针阀升程的增加会增大喷油压力和喷油率;高压油管直径的增加在增大喷油压力和喷油率的同时也显著地增加了喷油持续期;增大喷孔直径会使喷油率明显增大,而喷油压力略有降低。     

基于CFD软件探究喷油策略对乳化油燃烧性能影响

利用计算流体力学（CFD）软件AVL-FIRE对柴油机缸内燃烧过程进行三维数值模拟。研究不同喷油策略对乳化油燃烧放热率、缸内温度、压力、NO、碳烟等燃烧性能的影响。研究表明缸内压力随着喷油提前角减小而降低,喷油提前角为15°相对于5°时降低24%;在喷油提前角为10°时碳烟生成量达到最大值,随着提前角的增大或减小碳烟生成量都会下降;NO生成量随着喷油提前角的减小而降低,降低效果明显;主机指示功率随着喷油提前角的减小而降低,降低幅度较小。     

电磁溢流共轨压力控制阀数学模型分析

在柴油机电控技术中,共轨压力的稳定对整个系统的性能具有重要影响,是决定喷油量和喷油速率的重要因素之一。控制柴油机高压喷油系统共轨压力的稳定性,采用压力溢流控制方法是一种有效途径。根据电磁阀内在特点将其划分为电路子系统、磁路子系统、机械子系统、液压子系统和热力子系统,分别建立这5个子系统的数学模型,并进行分析和仿真。研究电磁阀工作过程中对其性能影响的主要因素,仿真结果表明:所建立的数学模型正确,可用于共轨电磁压力溢流阀的优化设计。     

燃油喷射对柴油机燃烧及排放的影响

针对4190柴油机燃油系统电控化改造项目,应用AVL_FIRE三维CFD软件平台,建立该机缸内高压循环仿真模型,通过台架试验获得缸压曲线验证仿真计算的正确性。借助模型研究燃油喷射系统参数对燃烧、NOX和碳烟颗粒生成等的影响。结果表明:随着喷孔锥角的增大,缸内最大温度与压力逐渐增大,采用小喷孔锥角时,NOx排放浓度低,但碳烟排放浓度较高;喷油器喷孔直径增大,缸内压力与温度逐渐增大,采用0.30 mm喷孔直径时,NOx和碳烟的排放浓度均较低;喷油提前角增加导致缸内温度增大,NOx排放浓度增加,碳烟排放浓度降低。     

低速柴油机中压共轨参数对喷油特性影响的模拟计算与分析

为了适应未来的排放法规和改善发动机的性能,考虑采用共轨式电控喷油系统以提高柴油机整体性能、降低排放污染。针对市场上某主流型号低速船舶柴油机,利用流体动力学仿真软件对该机型的中压共轨式喷油系统与两级阀式喷油器建立仿真模型,分析并总结系统中的关键参数对燃油喷射特性的影响。     

船用低速柴油机电控喷油器预喷射对主喷射循环喷油量的影响

喷油器进行多次喷射时,不同喷射之间会产生相互影响,导致循环喷油量随着喷射间隔(dwell time,DT)的变化产生波动,给柴油机油量的控制增加了难度。本文根据船用低速柴油机电控喷油器的概念设计,利用AMESim仿真平台搭建了喷油器的数值仿真模型,研究预喷射对主喷射循环喷油量的影响,揭示出预喷射引起的喷油器内部的压力波动是导致主喷油量随DT波动的根本原因。分析控制阀杆最大升程、控制腔进油孔直径、控制腔出油孔直径和喷孔直径等4个特性参数对主喷油量波动规律的影响,得出参数变化主要影响主喷油量的波动幅值和相位的结论。     

喷油脉宽对可变喷油规律高压共轨系统喷油特性的影响

可变喷油规律高压共轨系统能够通过控制增压时序与喷油时序之间的关系,实现可调喷油规律喷射,进而影响柴油机喷油特性。为探明可变喷油规律高压共轨系统喷油特性随喷油脉宽的影响规律和成因机理,在系统数学模型的基础上,建立了可变喷油规律高压共轨系统的仿真模型,并利用性能试验验证了模型的准确性,分析了在不同共轨压力下,喷油脉宽对可变喷油规律高压共轨系统喷油特性的影响。结果表明：随着喷油脉宽的增加,喷油速率曲线形态均近似于靴形（即有一个明显的拐点）,且大喷油速率范围占整个喷油过程的比例逐渐增大;同时,在喷油脉宽较小时,喷油持续期随喷油脉宽变化的线性度较差,而在喷油脉宽较大时,喷油持续期与喷油脉宽基本上呈线性关系。     

中压共轨液力增压式电控燃油喷射系统的试验研究

论文主要介绍针对某型中速柴油机研制的中压共轨液力增压式电控燃油喷射系统,并在柴油机电子-液压控制试验台上进行了试验研究,分析了部分控制参数与喷油参数间的动态性能影响规律,确定了喷油量、喷油压力、喷油正时、喷油规律等参数的调节途径,并针对该系统的稳定性、适应性及各参数的可控性进行了分析研究.试验结果表明:该系统具有良好的稳定性,参数调节灵活,并能适应不同的柴油机工况,尤其适用于中速柴油机.     

基于SimulationX的船用高压共轨燃油系统仿真

使用SimulationX软件建立船用柴油机高压共轨燃油系统模型。通过仿真计算,研究高压共轨燃油系统中影响供油、喷油的因素及轨压波动规律。凸轮转速越大,进油持续时间越短,进油频率越高;油泵齿条位移越大,进油流量峰值越大。共轨管内因压力波传递存在明显波动,波动频率高,波动幅度接近供喷油过程变化幅度的70%。轨压越高,喷油速率峰值越大,柴油机经济性能更好,但影响运行寿命。