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。     

进气温度对高密度-低温柴油机燃烧的数据模拟

柴油机在HC和CO排放上具有汽油机无法比拟的优势。然而,由于柴油机NOx和碳烟排放存在＂此消彼长＂关系的缘故,同时降低这两种排放物非常困难。尽管柴油机后处理技术取得一些进展,但这种技术距实用化尚待时日。柴油机越来越向高强化、高功率密度方向发展。为了满足日益严格的排放法规和节能要求,柴油机需要一种有效的技术途径同时降低排放物和提高热效率。苏万华等人提出一种高密度-低温燃烧技术,可以通过降低充量初始温度,提高进气压力,提高充量密度和控制EGR的方法来实现降低排放和高热效率。然而,这些初始条件对燃烧和排放的影响过程有待进一步深入研究。针对这种情况,本文应用fire软件对不同进气温度对高密度-低温柴油机燃烧和排放以及对动力性、经济性的影响进行了研究。     

先进柴油机燃烧技术的研究进展

本文介绍了柴油机新型燃烧模式的概念和背景,阐述了现今柴油机燃烧技术(HCCI、LTC)在细节性方面的最新进展,以及所获得的研究结果的理论依据。     

车用柴油机低油耗低排放燃烧技术研究

面对日益严格的车用柴油机排放限制和燃油经济性要求，本文概述了目前低油耗低排放技术，实验研究了极早喷射、多段喷射和ＭＫ燃烧方式的燃油经济性和排放特性，并针对涡轮增压四冲程柴油机提出了一种低温顶混合稀薄燃烧的实现途径。     

乙醚在柴油机上的应用研究

乙醚在柴油机上应用有两种方式,第一是作为柴油机冷起动液,用于改善柴油机低温冷起动性能;第二是以低体积比例掺混到柴油中形成混合燃料,通过乙醚的高含氧量改善柴油机燃烧过程,降低污染物排放量。文中对乙醚在柴油机上的应用进行研究,结果表明,乙醚作为冷起动液组分,存在起动后工作粗暴、磨损加剧、安全性等问题。柴油机燃用乙醚掺混燃料,随着乙醚添加量的增加,柴油机峰值燃烧压力、峰值压力升高率、峰值燃烧放热率明显增加,燃烧放热更加集中;柴油机动力性基本不变,燃油经济性提高;碳烟排放大幅度降低,NOx排放略有增加。     

采用低温等离子体同步净化柴油机PM和NO_x(二):试验研究

采用静电旋风捕集技术与等离子体协同烃类选择性还原技术相结合的方法研制了柴油机后处理装置,在柴油机试验台架上进行了实际柴油机排气净化试验,考察了实际柴油机排气环境下低温等离子体净化柴油机NOx和PM的实际效果。研究结果表明,随着进口流速的增加静电旋风捕集效率略有下降;低温等离子体降低了炭烟的再生温度,炭烟在等离子体和催化的共同作用下280℃即可催化燃烧;等离子体催化系统在外加还原HC的条件下NOx转化率最高可达60%。     

低温环境柴油机活塞烧蚀燃烧过程分析研究

针对某柴油机在低温环境下工作频繁出现活塞烧蚀的问题,通过模拟低温环境试验复现了活塞烧蚀现象.利用三维仿真手段,分析了两种低温环境温度(25℃和40℃)缸内燃烧过程的微观差异,通过燃烧放热过程和油气混合过程参数曲线以及三维云图对比分析,阐明了活塞烧蚀工况缸内爆燃时油气混合及燃烧放热特点.仿真结果表明:环境温度较低时存在机...     

柴油机高/低压EGR系统方案的仿真与试验

为了辅助低温燃烧研究,本项目组以国4重型柴油机为基础,保持高压EGR系统不变,搭建各种方案的低压EGR系统,以高/低压EGR系统共同作用下产生50%的EGR率为目标进行仿真计算,最终推荐一种可行方案,并在该方案基础上实现了低温燃烧。     

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。     

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。     

Evaluation of low-temperature diesel combustion regimes with n-Heptane fuel in a constant-volume chamber

The concept of Low Temperature Combustion (LTC) has been advancing rapidly because it may reduce emissions of NOx and soot simultaneously. Various LTC regimes that yield specific emissions have been investigated by a great number of experiments. To accelerate the evaluation of the spray combustion characteristics of LTC, to identify the soot formation threshold in LTC, and to implement the LTC concept in real diesel engines, LTC is modeled and simulated. However, since the physics of LTC is rather complex, it has been a challenge to precisely compute LTC regimes by applying the available diesel combustion models and considering all spatial and temporal characteristics as well as local properties of LTC. In this paper, LTC regimes in a constant-volume chamber with n-Heptane fuel were simulated using the ECFM3Z model implemented in a commercial STAR-CD code. The simulations were performed for different ambient gas O₂ concentrations, ambient gas temperatures and injection pressures. The simulation results showed very good agreement with available experimental data, including similar trends in autoignition and flame evolution. In the selected range of ambient temperatures and O₂ concentrations, soot and NOx emissions were simultaneously reduced.     

FRP拉索锚固体系优化及其静力性能评价

针对大吨位多筋FRP拉索锚固存在应力集中、锚固效率低等问题,提出了一种性能可设计的分段变刚度锚固方法,以同源变刚度为设计理念,开发了一种磨碎玻璃纤维改性树脂荷载传递介质.首先,以常用的石英砂改性树脂为对照组,对比分析了2种改性树脂在不同体积掺量下的压缩性能,并利用数值拟合方法揭示了磨碎玻璃纤维改性树脂的压缩强度和弹性模...     

Experimental investigation of B20 combustion and emissions under various intake conditions for low-temperature combustion

Recently, biodiesel has emerged as an alternative fuel for achieving low-temperature combustion (LTC). Several articles in the literature have showed that oxygenated biofuels, including biodiesel, can improve combustion stability under high exhaust gas recirculation (EGR) operation, which is considered to be necessary for the removal of nitric oxides (NOx). The objective of this study was to investigate the performance and emissions of 20% biodiesel blended diesel fuel (B20) at various intake pressures and oxygen concentration levels to characterize the fuel for LTC application. The experimental investigation of B20 was carried out using a single-cylinder engine (SCE) at 1400 rpm and 50% load condition. A set of critical flow orifices with synthetic EGR was employed to simulate various intake pressures and EGR levels. The behavior of the B20 was first characterized under various intake conditions. The results showed that with high oxygen intake, B20 exhibited combustion and emission levels that were very similar to conventional diesel. However, B20 reduced combustion deterioration while exhibiting lower carbon monoxide (CO) and hydrocarbon (HC) emissions than diesel under low oxygen intake conditions.     

电动汽车电池管理系统采集模块的设计

以飞思卡尔的8位单片机MC9S08DZ60、凌力特的长串电池组采集芯片LTC6802为核心部件,设计电动汽车用电池管理系统的采集模块,包括硬件和软件设计,实现电芯电压、温度的实时精确采集功能、SPI及CAN通信功能,并验证该模块的性能有效、可靠。     

车用重型高压共轨柴油机EGR性能及优化

在1台CA6DL2—35E3重型高压共轨柴油机上建立原理性低压EGR系统,并进行了EGR性能试验。试验结果表明:在欧Ⅲ高压共轨柴油机平台下,小EGR率即可大幅度降低NOx排放;从性能及排放折中考虑,在中小负荷可适当增大废气回流量以实现低温燃烧;根据优化策略优化EGR率后,仅在13%EGR率范围内气体排放即可达到欧Ⅳ法规水平,而通过对大负荷最佳EGR率的修正,在满足排放要求的同时,可降低EGR散热损失;NOx比排放量随燃烧放热率峰值变化存在拐点(EGR率最优点),可作为改善尾气排放的有效判据。     

Exhaust emissions and its control methods in compression ignition engines: A review

Extensive usage of automobiles has certain disadvantages and one of them is its negative effect on environment. Carbon dioxide (CO₂), carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC), oxides of nitrogen (NO_x), sulphur dioxide (SO₂) and particulate matter (PM) come out as harmful products during incomplete combustion from internal combustion (IC) engines. As these substances affect human health, regulatory bodies impose increasingly stringent restrictions on the level of emissions coming out from IC engines. This trend suggests the urgent need for the investigation of all aspects relevant to emissions. It is required to modify existing engine technologies and to develop a better after-treatment system to achieve the upcoming emission norms. Diesel engines are generally preferred over gasoline engines due to their undisputed benefit of fuel economy and higher torque output. However, diesel engines produce higher emissions, particularly NO_x and PM. Aftertreatment systems are costly and occupy more space, hence, in-cylinder solutions are preferred in reducing emissions. Exhaust gas recirculation (EGR) technology has been utilized previously to reduce NO_x. Though it is quite successful for small engines, problem persists with large bore engines and with high rate of EGR. EGR helps in reducing NO_x, but increases particulate emissions and fuel consumption. Many in-cylinder solutions such as lower compression ratios, modified injection characteristics, improved air intake system etc. are required along with EGR to accomplish the future emission norms. Modern combustion techniques such as low temperature combustion (LTC), homogeneous charge compression ignition (HCCI), premixed charge compression ignition (PCCI) etc. would be helpful for reducing the exhaust emissions and improving the engine performance. However, controlling of autoignition timing and achieving wider operating range are the major challenges with these techniques. A comprehensive review of diesel engine performance and emission characteristics is given in this paper.     

基于数字样机技术的柴油机产品研发平台

论述了数字样机技术的基本功能,分析了柴油机产品研发对数字样机技术的需求。对数字化柴油机产品研发技术体系的构成要素,如流程及任务管理技术、设计规范、数据及数据库管理技术、软件工具应用、数字化建模技术、数字化仿真技术和协同技术进行了研究。提出了构建产品研发技术平台的框架并简要介绍了中国北方发动机研究所构建的数字化柴油机研发技术平台。     

基于全寿命周期成本分析的桥梁设计研究综述

为系统阐述全寿命周期成本分析的桥梁设计的研究现状,介绍了全寿命周期成本分析的研究背景、基本概念和原理,综述了寿命周期成本分析方法在桥梁结构全寿命设计方案决策的研究现状、关键技术和使用前景.总结国外全寿命周期成本基本理论体系,对全寿命周期成本模型和框架的研究进行了介绍,将两种最具代表性的模型进行了对比.归纳了近年国内桥梁...     

曲轴系多学科行为耦合研究现状、讨论与展望

论述了曲轴系多学科行为耦合分析的研究现状和最新进展,讨论了曲轴系多学科行为耦合分析目前存在的问题和不足,分析了曲轴系多学科行为耦合分析的特点和解耦方法。指出开展多工况、计入多种影响因素的曲轴系多学科行为耦合分析、试验研究和专门的应用软件开发是曲轴系多学科耦合研究有待于进一步深入研究的课题。     

降雨型滑坡失稳机理及稳定性评价方法研究进展

为了深化对降雨型滑坡的认识,梳理了有关降雨型滑坡失稳机理和稳定性分析的研究现状,在此基础上,对于未来重点研究方向进行了展望。首先,概括降雨型滑坡的主要类型、特征以及控制因素,重点论述了浅层土质滑坡2种失稳机理,即由基质吸力控制的较深层滑坡和渗透力占主导作用的较浅层滑坡。然后,介绍相关入渗概念和入渗模型,重点介绍了以Green-Ampt入渗模型为基础的一些改进模型,简要阐述了降雨作用下岩质滑坡的稳定性分析方法,之后重点论述了基于非饱和土力学和极限平衡法的土质滑坡稳定性分析方法,选择常见的稳定性分析方法应用于实践中,并通过安全系数的相互比较以增进其本质的理解。最后,分别从研究方法、研究对象以及研究成果运用3个方面剖析了已有失稳机理和稳定性评价研究的不足,并对相关研究方法的适宜性、研究对象的重要性以及研究成果运用的前瞻性进行探讨,在此基础上认为未来的研究应重视现场调查和监测技术的应用、综合运用多种研究方法、跨学科进行综合分析、考虑降雨入渗及稳定性分析的不确定性,以及注重高新技术的运用。