柴油机燃烧的新发展——热预混合近似等压燃烧

本文通过对汽油机和柴油机两种燃烧方式优缺点的对比,从理论上阐述了柴油机实现热预混合近似等压燃烧具有的特点。分析了预混合与燃烧爆压之间的关系。提出了近似等压燃烧模型和实现热预混合的三点原则。通过采用油膜方式,伞喷燃烧系统及安装导流环等措施,实现预混合燃烧。实机试验表明,在改善经济性、粗爆性及排放指标上获得了明显的效果。     

柴油机预混合燃烧技术

介绍了近年来在柴油机上进行了一系列实现均质预混合燃烧技术的研究 ,包括预混稀薄狄塞尔燃烧系统 ,UNIBUS燃烧系统 ,均质充气压缩着火 (HCCI)燃烧系统 ,准均质预混合气充气压缩点燃 (QHCCI)燃烧系统 ,提出这些研究对于根本解决扩散燃烧的缺陷所具有的重要意义。     

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。     

柴油机不同负荷混合气形成与燃烧过程研究

应用柴油机工作过程可视化装置对柴油机在不同负荷下的混合气形成与燃烧过程进行了试验研究。研究结果表明:在小负荷时柴油机的混合气形成与燃烧过程表现为预混合多点同时压燃;在一定范围内,随喷油量的减少和喷油提前角的加大,柴油机着火滞燃期延长,有利于形成预混合压燃。     

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。     

多次预喷射的柴油机燃烧噪声控制实验

为了降低柴油机怠速状态下的燃烧噪声,分析多次预喷射技术对燃烧噪声的影响。在半消声室内对某直列四缸高压共轨柴油机进行测试,根据实验数据,分析两次预喷射策略对缸压、放热率、压力升高率、燃烧噪声的影响。实验测试结果表明,两次预喷射策略可以有效降低柴油机的放热率及压升率的最高值,从而使柴油机燃烧噪声平均降低了5.2dB,实车噪声也有所减小,缸压频谱在中高频率范围内的幅值也有所减小,此预喷策略最终也应用在了某型号的柴油机上。     

柴油机HCCI燃烧的均质混合气制备

介绍了均质充量压缩着火燃烧的概念、优缺点及其良好的发展前途与当前面临的困难。分析了HCCI混合气制备的重要性，总结了柴油机HCCI混合气制备的典型方法和成功经验，并分析了混合气制备对HCCI燃烧排放、着火相位的控制以及功率输出的影响，探讨并展望了HCCI混合气制备的可能发展方向。     

燃烧室形状对直喷式柴油机燃烧过程影响的仿真研究

利用CFD模拟软件Fire模拟研究了柴油机不同径深比的缩口形燃烧室对缸内混合气形成、燃烧过程和排放物形成的影响。研究结果表明:三维仿真模拟缸内压力和放热率曲线与试验值基本一致;SF5型燃烧室喷雾贯穿距长,喷雾碰壁早,燃油蒸气反弹使得喷雾分布不均匀,局部出现缺氧,炭烟排放较高;SF5型燃烧室缸内混合气混合良好,燃烧完全,缸内温度较高,NOx生成量大,可以采取推迟喷油的方式降低缸内燃烧温度,从而降低NOx排放。     

车用直喷式柴油机燃烧系统的发展

详细介绍了车用直喷式柴油机燃烧系统的发展过程及其特点，并阐述了今后柴油机直喷系统的发展趋势。     

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。     

预混合氢气对柴油机爆震燃烧的影响

为了提高氢气利用率,了解预混氢气对发动机爆震的影响,以WP7.270涡轮增压6缸柴油机为试验对象,在不同转速和负荷下采用进气歧管喷氢方式进行台架试验,试验燃料总质量恒定,增加氢气替代率直到发动机发出爆震指示,并与原机数据进行对比。研究结果表明:氢气最大置换率为83%,喷油正时提前,发动机热效率最大提高7.7%,缸内峰值压力最大提高39.6%, CO_2、 CO、HC和炭烟排放减少,NO_x排放升高,但在30%负荷下NO_x排放明显降低,且CO_2排放几乎为零,但燃烧不稳定。     

HCCI燃烧技术的挑战与前景(上)

未来欧VI之后,国内外专家普遍认为,汽车业将不再提升有毒物质排放标准,但将加严CO₂排放标准,亦即加严燃油消耗标准。均质充量压缩着火（HCCI:Homogeneous Charge Compression lgnition）燃烧技术——一种不用后处理就能完全解决汽车柴油机氮氧化物（NOx）和颗     

柴油引燃预混合天然气实现准均质压燃着火燃烧方式的理论研究

通过重新构建引燃油着火模型和双燃料燃烧模型，对在不同当量比情况下，引燃油雾化、蒸发与着火的特点及对燃烧过程的影响进行了较深入的理论研究，提出了柴油引燃预混合天然气实现准均质压燃着火的引燃油喷油特性。     

预喷正时对柴油发动机燃烧和排放特性的影响

文章研究了预喷正时对柴油发动机燃烧和排放特性的影响,通过调整一台高压共轨直列四缸柴油发动机预喷时刻,进行相关台架试验。分析了预喷时刻对压力升高率、瞬时燃烧放热率、有效压力循环变动系数、缸内温度等燃烧特性的影响,以及对超细颗粒物、NOx比排放和大颗粒物数目比排放等排放特性的影响。试验结果表明,随着主预喷间隔的增大,峰值压力升高率降低,瞬时放热率峰值提前,超细颗粒物浓度下降,大颗粒和NOx比排放持续降低。因此可以在不改变柴油机整体结构的前提下,通过调整预喷时刻,有效改善发动机的燃烧性能,减少污染物的排放。     

基于定容燃烧弹的单孔主动预燃室几何参数对燃烧特性的影响研究

基于定容燃烧弹试验平台,采用燃烧可视化方法研究了预混式单孔主动预燃室的几何参数对预燃室点火特性的影响。在火焰发展初期的定压燃烧过程中,将从点火开始到火焰面积达到燃烧弹可视窗口面积一半所用的时间定义为初期火焰发展时间,作为衡量不同几何参数下主动预燃室点火效果的参考指标：在不同喷孔孔径（2.0～4.0 mm）、不同预燃室通道内径（3.0～5.5 mm）、不同下端开口角度（0°～75°）的试验条件下,初期火焰发展时间的最大差异分别为9.3 ms、6.8 ms、2.9 ms,最终得出3个几何参数对单孔主动预燃室点火效果的影响程度排序由大到小依次为喷孔孔径、预燃室通道内径、下端开口角度。     

新型含氧混合燃料对柴油机燃烧和排放的影响

进行了丙二醇单丙醚(PGPE)/乙二醇二甲醚(EGDE)混合物用作柴油机含氧燃料的研究,对比了柴油机燃用柴油、PGPE/EGDE体积分数分别为15%和25%的混合燃料时的燃烧和排放特性。试验表明PGPE/EGDE混合燃料的燃烧特性与0号柴油相比,滞燃期、燃烧持续期和热效率等差异较小,最高燃烧压力小幅下降;显著降低柴油机中高负荷时的碳烟和CO排放,降幅分别可达73.9%和37.5%,NOx排放无显著变化,但HC排放增加。