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。     

满足欧洲I排放法规的车用直喷式柴油机燃烧系统的研究

本文针对自然吸气式车用６１１０直喷式柴油机，对燃油喷射系统，燃烧室形状，进气涡流比和机械离心喷油提前规律进行优化匹配研究，获得了满足欧洲Ｉ排放法规的燃烧系统参数。     

高压共轨柴油机燃烧与排放模型的研究

利用高速闪光摄影技术,对高压喷射喷雾体空间发展规律进行了试验分析,提出了一个计算高压喷射喷雾体发展的数学公式;在正确描述高压燃油喷雾的基础上,建立了一个能预测高压共轨柴油机性能和排放的准维燃烧模型,此模型改进了燃油喷射模型及碳烟的生成与氧化模型,考虑到燃烧区的区间传热和缸内工质的对流辐射传热,对一台高压共轨柴油机进行了仿真计算。计算与试验结果对比分析表明,改进后的燃烧与排放模型能较好地反映缸内各区的燃烧与排放情况。     

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。     

满足欧洲Ⅰ排放法规的车用直喷式柴油机燃烧系统的研究

本文针对自然吸气式车用6110直喷式柴油机,对燃油喷射系统、燃烧室形状、进气涡流比和机械离心喷油提前规律进行优化匹配研究,获得了满足欧洲Ⅰ排放法规的燃烧系统参数。     

柴油机低排放燃烧系统研究

针对某款匹配株式会社电装第3代180 MPa电控高压共轨喷射系统和采用EGR方案的全新开发的国Ⅳ平台中型柴油机,研究了其3种不同燃烧室形状与喷油器匹配的燃烧规律,结果表明大径深比带翻边结构的2#燃烧室与8×810×150型号喷油器更加适合低排放燃烧系统开发要求。采用STAR-CD计算模拟软件,对油束落点与燃烧室的运动情况进行模拟分析。结果表明,模拟计算结果与试验结果基本一致,从而验证了试验的准确性和模拟计算的可靠性。     

双层分区燃烧系统对高强化柴油机性能的影响

柴油机的燃烧系统是混合气形成质量的关键。为改善某高强化柴油机的燃烧和排放性能,在保证原机压缩比不变的条件下,设计了一种双层双弧脊分区燃烧系统——双层燃烧室匹配双排喷孔,并基于计算流体力学软件Converge进行数值模拟,研究不同上下排喷孔油束夹角对缸内燃烧和排放的影响。研究结果表明:新设计的燃烧系统的燃烧和排放性能均优于原机,上下排喷孔油束夹角会影响燃油在上下层弧脊处的分配,较大的上排喷孔油束夹角有利于对燃烧室顶隙空间的利用和上层弧脊下侧混合气的形成,较小的下排喷孔油束夹角有利于燃烧室底部凹坑附近空气利用率的提高和混合气分布范围的增加。因此,需要对上下排喷孔油束夹角进行合理的选择和匹配,使得发动机的整体燃烧和排放性能达到最优。     

EGR对高压共轨柴油机小负荷工况燃烧过程及排放性能的影响

以某轻型车用高压共轨柴油机为样机,研究了在小负荷工况条件下,EGR率对柴油机排放、燃烧过程及燃油消耗的影响。试验结果表明:EGR减小了缸内最高燃烧压力及压力峰值,使压力升高率略有增加,降低了瞬时放热率与峰值,延长了燃烧持续期,降低了缸内温度峰值及平均温度。在小负荷工况,EGR可以同时有效改善NOx,HC及CO排放,当EGR阀全开,EGR率为42%时,NOx排放降低了38.7%,HC降低了39.6%,CO排放降低了21.3%;PM排放先随着EGR率增加而减小,EGR率超过某一值后,PM排放增加,整个PM排放曲线呈现"鱼钩"状变化趋势。EGR对小负荷工况燃油耗性能影响不大。     

改善柴油机燃烧及排放的措施

介绍了改善柴油机燃烧、降低柴油机排放的几种机内控制及排气后处理的有效措施。     

柴油机燃烧过程控制及其对排放影响的探讨

传统柴油机是以扩散燃烧为主的燃烧方式，其NOx和PM排放物的控制难度较大，可通过延迟喷油、废气再循环、高压共轨、增压中冷等技术的组合来改善燃烧过程，也可组织新的燃烧方式进行排放控制。     

CA4DC共轨系统柴油机排放控制研究

通过引入共轨燃油喷射系统,重新优化发动机结构参数,标定控制参数,使CA4DC柴油机在降低油耗和燃烧噪声的同时,显著减少了NOx和微粒的排放。结果表明,在不采用外部EGR和后处理技术的条件下,采取上述措施完全可以使轻型柴油机的排放达到满足欧Ⅲ标准的工程目标。     

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。     

内部EGR对柴油机燃烧排放性能影响的研究

本文提出一种采用双峰排气凸轮实现内部EGR的方案,并利用AVL FIRE软件对某柴油机的工作过程进行三维数值模拟,研究了内部EGR对发动机进气过程中缸内气体流场、湍动能分布、O2浓度分布、放热率和燃烧排放物的影响规律,进行了采用与不采用内部EGR 8个工况的排放对比试验,验证了双峰排气凸轮方案对降低柴油机NOx排放的效果,为低成本改进柴油机的燃烧排放性能提供了参考。     

EGR增压柴油机的燃烧及排放特性研究

在1台增压中冷柴油机上,采用从涡轮前取气回流到压气机后的高压EGR系统,研究了恒定转速不同负荷下发动机的燃烧和排放特性。在同一工况下,随着EGR率增加,压缩终了混合气温度升高,着火延迟期缩短,燃气压力和温度下降,燃烧持续期延长。分析了柴油机燃烧过程及排放污染物的形成机理。研究发现,当发动机负荷由大变小时,随着EGR率增加,CO的形成因受温度控制增幅越来越大,HC受着火延迟期和供氧的影响增幅越来越小,NO_x的降幅几乎随EGR率呈线性变化,而排气烟度则呈二阶多项式趋势的恶化。     

混氢对柴油机燃烧及排放影响的试验研究

将氢气喷入柴油机进气道内进行试验,以研究柴油混氢对柴油机燃烧及排放性能的影响.试验中发动机转速固定在1 400r/min,在不同初始转矩下改变氢气在混合燃料中的质量分数,并保持燃料总质量不变.试验结果表明柴油混氢燃烧可缩短燃烧持续期,增大最大爆发压力及放热率峰值,且使峰值位置提前(氢质量分数为9%时放热率峰值提高20%),增大发动机的输出转矩,并能降低柴油机的各主要排放物(在中低转矩下CO及碳烟排放下降了30%～50%).     

DTBP对柴油机燃烧及排放影响的试验研究

根据二叔丁基过氧化物(DTBP)闪点低、燃烧速度快以及低温易分解等特点,将其与柴油混和燃烧,研究DTBP对柴油机燃烧及排放的影响。恒定发动机转速1400 r/min,在不同油门开度情况下改变混和燃料中DTBP的体积分数。研究表明,在试验工况下柴油混合体积分数为0.3%的DTBP时,柴油机的综合排放数据最优,在该混合比例下可以延长燃烧持续期,在扭矩基本不变的情况下使最大燃烧压力减小。柴油混合DTBP燃烧能够降低NOx,CO和HC排放,特别是在油门开度低于22%的情况下,HC及NOx排放值仅为燃用柴油时的25%~33%。     

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。