车用柴油机的现状与发展趋势

新型柴油机的共同特点是严格执行排放标准规定与环境污染限值，提高环境适应性。日本各大汽车公司的新型柴油机都采用了涡轮增压中冷的结构，并使废气循环流量增大，增加发动机输出功率，采用电子控制技术提高控制精度，同时改善了燃烧过程，多采用涡流室式燃烧室和电控燃油喷射系统，其它国家汽车柴油机主要改进原发动机结构，如采用电子控制整体式油泵喷射器，提高喷油压力，顶置凸轮轴及增加活塞行程以增加排量，并采用涡轮增压冷     

燃烧室缩口尺寸对柴油机燃烧过程的影响

基于某大功率农用柴油机,对燃烧室不同缩口尺寸下柴油机缸内燃烧和排放规律进行了仿真计算,结果发现:减小缩口尺寸可以增大缸内湍动能,有利于缸内燃气混合,促进缸内流动;减小缩口尺寸,缸内压力减小,但缸内最大压力变化不大;缸内温度则随缩口尺寸的不同而略有变化,在燃烧室结构中设置缩口可以在一定程度上改善燃烧过程,但缩口尺寸并非越大越好;对于不同缩口的燃烧室,发火时刻缸内速度场基本相同,上止点处速度场随着缩口直径的减小略有增强,当燃烧进入到缓燃期,对于缩口直径较小的燃烧室,燃烧速率迅速下降;随着缩口直径的减小,缸内NO_x最大生成量先增大后减小,而炭烟最大生成量先减小后增大;排气门打开时刻,NO_x排放先增大后减小,炭烟排放则呈锯齿形上升;热效率随缩口直径的减小先增大后减小。     

降低排气道气动损失提高柴油机经济性

<正> 精化内燃机排气系统结构是提高内燃机有效工作指标的现实途径之一。降低排出废气的流动阻力,特别是在排气冲程初始阶段,可以减小泵气所需的平均有效压力。因此,当循环供油量稍有变化即能使平均有效压力增加,从而降低了有效燃油消耗率。在排气结束时刻,缸内废气量减少,使窜入进气系统的废气量减到最低限度,这将有助于改善内燃机的工作过程。清扫废气加快,就能减小排气提前角,缩小排气阀的开启角,从而在循环有效功上得到收益。如果柴油机装有涡轮增压器,由于排气损失减小,就能提高涡轮作功能力,增大整个复合动力装置的功率。 莫斯科包伍曼工业大学内燃机教研室对内燃机的进气道和排气道结构要素进行了综合研     

信息

新的柴油机排气净化系统据报道 ,丰田公司在日内瓦发动机新技术讨论会上展示了该公司新开发的柴油机排气净化系统。该系统的主要特点是 ,对参与再循环的废气予以冷却 ,以降低燃烧温度 ,抑制ＮＯｘ 的产生 ;在排气歧管内喷入少量燃油并使其燃烧 ,让废气变得更为洁净 ;将过滤器式催化装置直接装于发动机侧 ,来进一步降低废气中的ＰＭ。据专家讲 ,该系统用于柴油机中 ,能使柴油机满足将于 2 0 0 5年实施的欧Ⅳ法规要求。新一代转子发动机马自达ＲＥＮＥＳＩＳ转子发动机是水冷自然吸气式 2转子发动机 ,排量为 1.3Ｌ ,缸径为 87.5ｍｍ ,行程为 9…     

点燃式NG发动机燃烧系统优化研究

在开发某款天然气发动机的过程中,发动机出现了进气回火、排气放炮等性能不稳定现象。借助CFD软件模拟缸内流动与燃烧,对燃烧室进行了优化设计,对比了新旧两种燃烧室内混合气燃烧和流动情况,分析造成两种燃烧室内燃烧差异的原因。通过分析对比湍动能、火焰传播与形成过程的差异诠释了原燃烧室产生回火放炮的原因。新开发的燃烧室不仅有效解决了进气回火、排气放炮问题,还使发动机的扭矩、功率比原来有所提高,同时燃料消耗率显著降低。     

基于瞬态流动测量的柴油机扫气特性研究北大核心

为了准确研究某车用重型四冲程柴油机扫气特性,首先同步进行了进气歧管、气缸内、排气歧管内的瞬态流动的高精度测量,获得了进气压力-气缸压力-排气压力的准确波形。随后分析了该车用重型柴油机全工况下的扫气特性,以及由于扫气特性不良导致的内燃机性能恶化。为进一步优化该柴油机的扫气品质,进而优化该柴油机的性能参数,采用GT-Power软件建立了该柴油机的工作过程数值模型,并结合台架试验数据进行了模型的试验验证;随后基于排气压力波波形的控制需求,完成了排气歧管长度、排气歧管直径、排气歧管长度-直径组合方式、扫气相位等对柴油机扫气特性和进气能力的影响规律的研究,并基于影响规律完成了该重型柴油机的扫气性能优化,使缸内残余废气系数降低5.37%,柴油机全工况性能得到明显提升。     

喷射压力对电热塞引燃甲醇发动机的影响研究

基于电热塞引燃式直喷甲醇发动机,采用三维数值模拟方法研究了喷射压力对甲醇雾化、空燃混合、燃烧、排放的影响。研究表明:提高喷射压力使可燃混合气的均匀程度提高,而缸内平均温度和压力降低。火核形成于电热塞端部,火焰传播呈现出与柴油机和汽油机不同的规律。在高喷射压力下,处于靠近电热塞一端的燃烧室凹坑中的可燃混合气首先燃尽,而后火焰向外部传播。在排放物方面,喷射压力越大,膨胀行程中甲醛的含量越高,但排气中甲醛残余量越低,膨胀段甲醛与排气过程产生的甲醛相比可忽略不计。增大喷射压力有利于增加发动机的膨胀功,提高动力性,但喷射压力过高导致早燃,反而有损动力输出。     

降低车用直喷式柴油机有害排放污染物的试验研究

为了满足车用柴油机未来的排放限值，需采取有效措施改善燃烧过程，在保持良好的燃油经济性的同时，大大降低在害排放物。本文对燃烧室几何形状、喷油压力、喷嘴类型等进行了匹配试验。结果表明，重新匹配的６１１０型柴油机废气排放可满足欧洲法规Ⅰ的要求。     

负荷、预喷与主喷时刻对柴油机富氧燃烧的影响

柴油机热效率高,动力性能优越,广泛应用于汽车和工程机械中。但由于柴油机扩散燃烧的特点,容易在燃烧室的局部形成过浓区域,使其碳烟排放一般较高。针对柴油机碳烟排放的问题,通过改变进气中氧气的体积分数,实现了柴油机富氧燃烧。在氧气体积分数分别为21%,23%,25%,27%,29%的条件下,试验研究了在不同的负荷、不同主喷时刻和预喷时刻下柴油发动机燃烧和排放特性。研究结果表明:在所研究的负荷范围和主喷、预喷时刻条件下,随着进气氧浓度提高,预喷放热提前,放热峰值提高;主喷放热略有提前,放热峰值基本不变;NO_x排放显著增加,且指示热效率提高;在小负荷工况下,随着进气氧浓度的增加,燃烧持续期基本不变,排气烟度变化不大,但燃烧效率明显改善;在大负荷工况下,随着进气氧浓度的增加,燃烧持续期明显缩短,燃烧效率变化不大,排气烟度在进气氧浓度达到25%之前,随着进气氧浓度的提高而明显降低,进一步增加进气氧浓度对排气烟度的影响不再显著;随着主喷时刻的提前,排气烟度降低,NO_x排放略有升高,热效率增加;预喷时刻变化对发动机燃烧排放特性的影响较小。     

车用直喷式柴油机排气净化的途径

在改善车用柴油机燃油经济性的同时，需进一步降低氮氧化物和微粒排放，关键是进一步优化燃烧过程，减少有害排放物的生成，也要改善燃料品质，甚至进一步采用排气后处理技术，本文阐述了喷油系统和进气系统的改进，燃烧室设计的优化，增压中冷，废气再循环等技术措施的潜力，以及燃油改质，排气后处理等措施的效果。     

车用燃油加热器燃烧性能的试验研究

对车用燃油加热器燃烧室进气孔径(流通面积)、孔的分布、孔的方向等几何参数和进排气压力对加热器燃烧性能的影响进行了试验研究。研究表明,燃烧室进气孔的孔径、孔数、孔的分布及方向等均对燃烧性能影响很大;斜孔所产生的旋转进气,虽具有强化燃气混合、消除死区和回流稳焰的作用,但回流过度会使燃烧室及排温过高;保证进排气系统流动阻力(压力)的一致性,有助于保证加热器性能稳定。     

Daimler-Benz公司预燃室式载重汽车柴油机问世75年

75a前，苯茨（曼海姆）公司研制了世界上第一台采用预燃室式柴油机的载重卡车。被命名为OB2的4缸发动机功率为30kw～37kw，卡车型号为5K3，载重量5t。在预燃室式发动机的研制过程中，ProsperL'Orangs起到了关键性的作用。1908年他是苯茨公司负责试验的领导人，他接到的任务是强化柴油机的功率，将该柴油机用作汽车的驱动装置。于是，他于1909年研制了布置在喷嘴和燃烧室之间的预燃室。在预燃室内每一个压缩行程都有一小部分供给的燃油燃烧，所产生的压力导致其余燃油细密的雾化，目的在于有利于着火和改善燃烧。1924年，戴姆勒发动机公司…     

进、排气背压对涡轮增压柴油机工作过程影响的研究

本研究在不同进、排气背压下,测定了柴油机示功图,进、排气管温度及压力,柴油机输出功率和排气烟度等参数,在此基础上计算了柴油机放热率,分析了进、排气背压变化对柴油机放热率的影响。结果表明,进气背压变小后,柴油机燃烧持续期变长,热量利用率低;排气背压增大后,柴油机燃烧不充分,排气烟度大;排气背压变大后,涡轮增压器工作环境差,柴油机进气压力也相应降低。     

车用柴油机技术动态回顾

由于受到降低温室气体排放及改善汽车燃油耗要求的影响,日本国内自2018年起对总质量为3.5～7.5t的重型汽车开始执行废气排放法规。近年来,针对柴油机的技术研发工作重点在于改善其燃烧过程,同时采用全新的燃烧方式以降低废气排放及燃油耗。除了开发新型柴油机及排气后处理技术外,针对后处理装置的优化也势在必行。以2018年日本国内市场的新型柴油机研发成果为例,阐述了车用柴油机市场发展的趋势及技术动向。     

直喷式柴油机燃烧室中空气流动的研究

<正> 本文提出并评价了一个新的极简单的公式,可用来计算直接喷射式柴油机压缩过程中在圆柱形燃烧室内所产生的空气涡流比。进一步还研究了直喷式柴油机燃烧室中空气的流动过程。介绍了随时间变化的瞬时比能量(图2),总比能量(图3),气流流过燃烧室喉口的平均速度,平均比能速度(图5)以及径向气流的比质量流量(图4)的定义和计算方法。通过应用相似定律,所有结果都可用到不同尺寸,不同燃烧室设计的发动机上。假如两室之间的压力差不加考虑的话,气流流入燃烧室喉口所得的结果也适用于空气流过分隔式燃烧室联接通道时的情况。     

康明斯柴油机使用维护要点

低速空转的危害性补燃期延长由于发动机转速低,喷油泵的喷油压力相应较低,燃料雾化不良;燃烧室内气流运动减弱,柴油和空气混合不匀,在速燃和缓燃期,尚有一些燃料及分解物未能与氧气混合,不能及时燃烧,而拖延到膨胀过程中,随着气体的扰动才氧化燃烧。缸内氧气减少,废气增加,燃烧     

现代柴油机喷射系统

传统柴油机内可燃混合气形成时间很短,而且可燃混合气形成与燃烧过程交错在一起。通过分析柴油机喷油规律得到:喷入燃料的雾化质量、汽缸内气体的流动以及燃烧室形状等均直接影响燃烧过程的进展以及有害排放物的生     

柴油机缸内两相流卷吸效应对燃烧模式的影响

预混合燃烧和扩散燃烧是柴油机的基本燃烧模式，本文选取高压共轨直喷柴油机两种典型燃烧室：缩口型燃烧室和扩口型燃烧室，通过仿真计算研究在不同背景气流环境下基于卷吸效应的混合气形成机理。结果发现：喷射初期油束贯穿背景气流时，油束表面小尺度涡流引起的卷吸效应是形成预混合气的主要原因；对一定的喷射条件不同背景气流直接影响卷吸效应；缩口型燃烧室喷射初期卷吸作用强，预混合速率较快，且大部分燃料在燃烧室内部强滚流的作用下快速扩散燃烧，所以属于预混合扩散燃烧(PDC)模式，虽预混合燃烧占比小，但高温区宽；扩口型燃烧室虽喷射初期卷吸效应相对较弱，预混合燃烧速率较低，但油束冲击壁面凸台后形成二次预混合过程，使预混合气形成持续期延长，预混合燃烧占比大，形成双预混合扩散燃烧(DPDC)模式，通过这种DPDC燃烧模式可减小高温区域面积，由此有效抑制NO_x的生成。     

4100QBZ柴油机排放达标的技术对策

针对4100QBZ直喷柴油机提出了降低机油耗以降低微粒排放,采用缩口形燃烧室并增加燃油喷射压力以改善燃烧过程,采用无压力室油嘴以降低HC和微粒排放,大幅度推迟喷油以降低NOx排放等改善排放的技术对策。采用这些技术措施后,4100QBZ柴油机有害排放大幅度降低,全面达到欧Ⅰ排放标准,其中气态排放指标达到欧Ⅱ排放标准。     

涡流室式火花塞改善了燃烧过程

在火花点火发动机中,较快的和最均匀的能量转换,能够由涡流室式火花塞来完成。在发动机的燃烧过程中,能量的转换必须是最迅速和最均匀,以便实现进一步降低燃油消耗和废气排放。由Bosch公司研制的涡流室式火花塞,有一个小室,其上有一个中心喷孔和4个切向喷孔见图1,在压缩冲程时可使进入到小室中的混合气产生涡流。涡流使燃烧迅速地发生,产生出5股火焰喷射束,可在主燃烧室中确保良好的燃烧。发动机的试验表明,发动机的运转比使用常规火花塞更加平稳。并提高较低的部份负荷范围和暖车时的热效率。