柴油发动机的两种共轨燃油喷射系统的对比

柴油发动机燃油喷射系统是影响柴油发动机燃烧性能的关键部件。在柴油发动机燃烧室形状和燃油品质确定的情况下,燃油喷射压力越高,越稳定,燃油喷射的雾化质量就越高,喷射的穿透性、与气缸内空气的迅速混合程度就越高,燃油的燃烧性能就越好。柴油发动机的燃油喷射系统直接影响着柴油发动机的动力性、燃油经济性、HC、NOX排放以及柴油发动机的噪声。     

相继增压系统对改善船用直列八缸发动机性能的试验研究

随着大型柴油发动机经济性和排放要求的不断提升,以及对发动机稳态、瞬态特性要求的不断提高,传统的涡轮增压系统已无法满足船用发动机全工况性能的要求。为了提高产品竞争力和适配性,针对某8缸直列船用柴油发动机开发了带有定压排气管的相继增压系统,并进行了发动机台架试验研究。结果表明：发动机中、低转速时,相继增压系统使发动机比油耗可以下降5%-10%,排气温度降低30%-45%,烟度下降55%-60%；最大扭矩可以提升15.1%-36.4%；发动机最大扭矩转速工况突加突卸响应性提升约28%-29%；相继增压系统中定压排气管的设计使得发动机高工况性能也有所提升,从而实现发动机全工况性能的提升。     

基于模型的船用柴油机多目标优化

在船用发动机第一阶段排放法规将要实施的情况下,为兼顾发动机的经济性和排放性,采用基于模型的多目标优化标定方法对船用发动机进行优化。根据排放法规的要求并结合船用发动机的推进特性和工况点,采用混合试验设计(Do E)设计试验工况点,在发动机台架上收集发动机试验数据,通过对试验数据进行分析建立优化标定模型,以经济性最好及满足氮氧化物(NOX)和碳氢化合物(HC)排放要求为目标,以其他排放物和排温为约束条件,应用基于Pareto概念的遗传算法进行优化求解。验证结果表明:法规排放点满足船用发动机一阶段排放法规的要求,氮氧化物(NOX)和碳氢化合物(HC)排放、油耗分别比原机降低12.34%、3.65%,一氧化碳(CO)和颗粒物(PM)排放分别比原机降低33.29%、13.21%;推进特性下工况点得到了较好的优化效果。     

船舶柴油机颗粒物捕集及再生试验

颗粒物捕集器(Diesel Particulate Filter,DPF)是应对柴油机颗粒物(Particulate Matter,PM)排放的有效工具,针对某型船用发动机,设计DPF和不同的PM再生方式,对DPF的PM捕集效率和再生性能进行试验测试。结果表明:该型DPF对船舶柴油机在不同工况下的PM排放均有较高的捕集效率,达到90%以上,但会造成柴油机排气背压和油耗升高;采用贵金属催化剂和非贵金属催化剂涂层均可降低PM的纯被动再生活性温度,实现有效再生,但贵金属催化剂结合抗硫涂层的耐硫性能优于非贵金属催化剂;采用燃烧器主动再生装置提高柴油机烟气温度可有效实现DPF再生,再生效率和再生程度较高。根据试验结果对船舶柴油机匹配DPF及其再生系统提出建议,为DPF的实船应用提供参考。     

基于模型的船用柴油机多目标优化

在船用发动机第一阶段排放法规将要实施的情况下,为兼顾发动机的经济性和排放性,采用基于模型的多目标优化标定方法对船用发动机进行优化。根据排放法规的要求并结合船用发动机的推进特性和工况点,采用混合试验设计(Do E)设计试验工况点,在发动机台架上收集发动机试验数据,通过对试验数据进行分析建立优化标定模型,以经济性最好及满足氮氧化物(NOX)和碳氢化合物(HC)排放要求为目标,以其他排放物和排温为约束条件,应用基于Pareto概念的遗传算法进行优化求解。验证结果表明:法规排放点满足船用发动机一阶段排放法规的要求,氮氧化物(NOX)和碳氢化合物(HC)排放、油耗分别比原机降低12.34%、3.65%,一氧化碳(CO)和颗粒物(PM)排放分别比原机降低33.29%、13.21%;推进特性下工况点得到了较好的优化效果。     

进气氧浓度和EGR对船用二冲程柴油机排放特性影响研究

以MAN 6S35 ME-B9型船用二冲程柴油机为研究对象,在GT-POWER软件中建立其工作过程一维模拟计算模型,通过改变EGR率和进气氧浓度,研究废气再循环和进气氧浓度对柴油机动力性、经济性和排放性能的影响。结果表明,提高EGR率会降低柴油机燃烧速率和燃烧温度,有效降低柴油机NOx生成及其排放,EGR率在28.89%～38.58%之间,NOx排放为3.04～1.34 g/kW·h,满足TierⅢ标准,但需要牺牲一部分经济性与动力性。贫氧进气条件下,燃烧温度和燃烧速率降低,输出功率降低,燃油消耗增加,NOx排放降低,碳烟排放较高;富氧进气条件下,柴油机燃烧趋于完善,能量利用率高,动力性和经济性好,Soot排放低,但NOx排放高。高EGR率条件下,在一定程度上提高进气氧浓度,可使柴油机NOx排放满足TierⅢ排放要求,并维持Soot排放在较低水平,同时减少动力性、经济性的损失。     

JC型磁化节油器在船舶动力装置上的应用

本文论述了JC型磁化节油器在船舶动力装置上应用的可行性及其对船舶动力性能与经济性的影响。试验表明,燃油磁化后将使燃油雾化改善、燃烧充分,从而提高发动机的热效率,降低燃油消耗。与此同时,发动机输出功率及扭矩亦相应增加。对发动机排气检测的结果表明,排气中CO、NOx及HC的含量明显减少。     

富氮空气对柴油机NOx排放影响研究

利用分子筛技术制备富氮空气(NEA),在YC4112发动机上研究了利用NEA改变进气成分对柴油发动机NOx排放的影响.结果表明,富氮空气对降低柴油发动机NOx排放效果显著.改变进气成分可以作为降低柴油机NOx排放的有效途径之一.     

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.     

商船三井启动颗粒过滤器系统试验

据悉,以商船三井自有船舶为试验船．正在开展一项旨在清除船舶发动机内特殊物质的颗粒过滤器（DPF）系统的试验。商船三井早在2010年针对主发动机就进行了该颗粒过滤器（DPF）系统的试验,     

基于图像处理的船用柴油机喷油嘴喷雾特性研究

柴油发动机是目前装机量最大的船舶动力源,柴油发动机的优势在于成本低,产生的推进力强,与此同时,柴油机发动机也存在着能量转化率低、大量有害气体排放等问题。近年来,全球环境不断恶化,业内的研究人员针对船舶柴油发动机的污染问题进行了大量研究。本文首先对船用柴油发动机的燃油喷雾和喷油嘴进行了函数建模和原理介绍,然后基于数值模拟和可视化图像处理技术,对船舶柴油发动机的喷雾性能进行了升级,并基于Matlab软件进行了柴油机喷油嘴喷雾的图像处理仿真试验,取得了良好效果。     

可变压缩比技术对柴油机性能的影响

利用GT-power软件研究不同压缩比对某4JB1型中冷增压系统柴油机燃油经济性和排放性能的影响规律。模拟结果表明,当发动机处于高负荷的工况时适当降低压缩比可以有效控制氮氧化物(NOX)的生成,处于低负荷的工况时采用高压缩能节约燃油。研究对柴油机压缩比参数的优化具有一定的参考价值。     

LNG/柴油双燃料柴油机控制软件模块化设计

针对船用LNG/柴油双燃料发动机,采用模块化设计理念,开发一套双燃料柴油机的控制软件。根据双燃料柴油机工作特性,在Matlab/Simulink环境下搭建控制算法,完成信号输入模块、转速计算模块和控制系统模块设计,其中控制系统模块核心包括发动机状态判断模块、自学习模块、稳态判断模块,通过软件滤波和自学习算法保证发动机控制的稳定性。台架试验结果表明:控制软件运行正常,发动机稳定运行,发动机经济性和排放性显著提高,在发动机转速为1 200 r/min时,NO_x排放最大降低63.5%,烟度降低70.0%,但CO和HC排放升高。此外,研究还表明,应用Matlab/Simulink模块化的电控软件开发方法具有开发周期缩短、开发成本降低及软件维护方便的优点。     

高原地区E50汽油机掺烧含水乙醇的试验研究

阐述了在高原地区进行汽油机掺烧含水乙醇的试验研究,着重介绍了掺烧50%的含水乙醇的汽油对汽油机的经济性、动力性的影响。还进行了怠速排放对比试验的研究。试验结果表明,此比例的混合燃料的稳定性良好；能够保持发动机的原机动力性；有效燃油消耗率有一定的上升,但不是十分明显；当量燃油消耗率明显低于原机水平,提高了原机的经济性；有效热效率相对于原机有了不同程度的提高；怠速工况CH和CO的排放有所改善。     

船舶柴油机颗粒物排放控制技术研究进展

颗粒物是船舶柴油机排气中的主要污染物,严重危害人体健康和大气环境,如何降低船机颗粒物排放已成为环境保护及柴油机领域的一个重点研究方向。本文对船机排放颗粒物的组分及来源进行分析,梳理论述目前主流的颗粒物排放控制技术及DPF再生技术。认为后处理技术是今后颗粒物排放控制技术研究的重点,其中,最有效、应用最广泛的是DPF技术,复合再生技术是DPF再生过程的发展方向,提出了船机颗粒物排放控制未来需重点研究的关键技术及长远发展目标。     

船舶柴油机颗粒物排放控制技术研究进展

颗粒物是船舶柴油机排气中的主要污染物,严重危害人体健康和大气环境,如何降低船机颗粒物排放已成为环境保护及柴油机领域的一个重点研究方向。本文对船机排放颗粒物的组分及来源进行分析,梳理论述目前主流的颗粒物排放控制技术及DPF再生技术。认为后处理技术是今后颗粒物排放控制技术研究的重点,其中,最有效、应用最广泛的是DPF技术,复合再生技术是DPF再生过程的发展方向,提出了船机颗粒物排放控制未来需重点研究的关键技术及长远发展目标。     

集装箱牵引车燃油加热系统改造及应用

<正>当前,集装箱码头和场站作业主要依靠集装箱牵引车运输集装箱,其动力来源主要为柴油发动机。在集装箱牵引车使用过程中,随着气温降低及车辆改用低标号柴油,牵引车燃油费用和运营成本增加。为了解决此问题,为集装箱牵引车增设燃油加热系统,使冬季气温变低时牵引车发动机燃油系统仍然可以使用0号柴油,从而降低牵引车的运营成本。     

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。     

船用柴油发动机缸盖复合模具设计方法

传统发动机缸盖模具不能在适应船舶航速改变的前提下,快速完成燃油用量控制。为解决此问题,设计一种基于有限元分析理论的船用柴油发动机缸盖复合模具。通过结构网格划分、自由模态计算2个步骤,完成船用柴油发动机缸盖的有限元分析。在此基础上,通过制件复合材料选择、模具结构完善、微小误差计算3个步骤,完成新型模具设计。模拟应用环境设计对比实验结果表明,应用基于有限元分析理论新型船用柴油发动机缸盖复合模具后,可将燃油用量控制速率提升40%左右。     

船用LNG发动机掺烧模拟废气-燃料重整气缸内燃烧过程仿真

为研究废气燃料重整再循环技术(REGR)对船用LNG发动机性能的影响,搭建试验台架,进行性能测试;运用AVL-fire软件建立发动机燃烧室仿真模型,并依据试验数据验证仿真模型的准确性。基于该模型进行各负荷下不同废气再循环系统(EGR)率及在确定的EGR率下掺烧不同比例模拟重整气的仿真计算,并以75%负荷下的工况为例进行详细分析。计算结果表明,随着EGR率的升高,缸内平均压力和平均温度的峰值下降,燃烧过程整体后移,燃烧持续期增加,发动机的指示功率和NO比排放下降,指示燃油消耗率增加;掺混重整气比例增加,缸内平均压力和温度峰值升高,燃烧持续期缩短,指示功率和NO比排放升高,在重整气掺混率升高到一定程度时,指示燃油消耗率明显下降。综合分析发现,使用REGR技术可在不牺牲发动机的动力性和经济性的前提下降低液化天然气(LNG)发动机的NO比排放。