基于Converge的F-T煤制油燃烧与排放特性数值模拟研究

为了研究煤制柴油对柴油机燃烧排放性能的影响,通过Converge软件对1台1.46 L缸内直喷高压共轨柴油机燃烧F-T煤制油进行仿真试验,并与石化柴油的燃烧过程进行对比.研究结果表明:在柴油机低转速工况下,燃用F-T煤制油有效功率降幅较小,随着转速的升高,有效功率降幅增大;燃用F-T煤制油缸内压力低于燃用普通柴油,开始...     

增压中冷柴油机燃用F-T柴油的燃烧特性

在4100QBZL柴油机上对比研究了0号柴油和F-T柴油的燃烧特性。通过对比发现,与燃用柴油相比,柴油机燃用F-T柴油具有如下燃烧特性:燃烧压力峰值较低,峰值出现相位滞后;压力升高率峰值显著降低,峰值出现相位提前;放热率峰值降低明显,峰值出现相位提前;燃烧温度峰值基本不变,但峰值出现相位滞后;滞燃期显著减小,预混合燃烧期增大,扩散燃烧期在低负荷时增大,高负荷时减小;预/扩燃烧系数和预/扩燃烧率均较低;有效热效率和燃油经济性有所提升。     

M15甲醇柴油的燃烧过程及循环变动分析

通过增压中冷柴油机燃用M15甲醇柴油混合燃料的台架试验,研究了外部EGR对柴油机燃烧过程及循环变动的影响。结果表明:与燃用0号柴油比,原机燃用M15甲醇柴油工作柔和,循环波动小。低转速低负荷时宜采用小EGR率,滞燃期短,放热重心基本不变,循环波动小;中等负荷时可采用大EGR率,随着EGR率的增大,滞燃期延长,放热重心推后,最大燃烧压力循环变动率稍有上升,平均指示压力和最大压力升高率波动大幅降低。经相关性分析,低转速中低负荷下,滞燃期对循环波动影响较小,放热重心与最大压力升高率有着很好的线性关系。     

F-T柴油与正丁醇混合燃料的燃烧和排放特性研究

F-T柴油具有十六烷值高、几乎不含硫和芳香烃的特点,正丁醇是能量密度较高的可再生的生物质燃料。在增压中冷4缸柴油机上对比研究了0号柴油、F-T柴油和F-T柴油-正丁醇混合燃料的燃烧、排放特性。结果表明:与柴油相比,掺混丁醇后缸内压力峰值、压力升高率降低;燃用F-T柴油-正丁醇混合燃料可同时降低炭烟和NO_x排放,随着正丁醇掺混比例的提高炭烟排放显著降低,F-T柴油掺混20%正丁醇的炭烟排放降幅高达67.8%,NO_x排放降幅达20.9%。     

天然抗氧化剂对生物柴油燃烧特性的影响研究

针对生物柴油氧化安定性较差的特点,在调和油B20中添加天然抗氧化剂,改善生物柴油的氧化安定性.通过发动机台架试验,测量了标定转速、不同负荷时,分别添加迷迭香与茶多酚两种抗氧化剂的生物柴油K1B20和K2B20的示功图,并与燃用柴油B0、生物柴油B100以及调和油B20进行对比,探讨了抗氧化剂对柴油机燃烧过程的影响.结果表明:低负荷时,与燃用B0相比,燃用B100的最高燃烧压力、最大压力升高率升高,瞬时放热率峰值降低,滞燃期缩短,燃烧持续期延长;与燃用B20相比,燃用K1B20和K2B20的压力曲线与瞬时放热率曲线形状以及燃烧特性参数基本相同.全负荷时,随生物柴油掺混比的增加,最高燃烧压力降低;燃用K1B20和K2B20的最高燃烧压力升高,对应的曲轴转角略有延迟,最大压力升高率峰值基本相同,对应曲轴转角延迟.燃用K1B20和K2B20对柴油机的输出功率影响不大,与B20相比,滞燃期与燃烧持续期略有缩短,排气温度有所降低.     

正丁醇-柴油对柴油机燃烧及排放影响的试验研究

通过配制不同正丁醇掺混比例的正丁醇-柴油混合油,在不改变供油提前角和燃油系统的条件下,测量了柴油机燃用正丁醇-柴油混合油的气缸压力、放热率以及NOx、炭烟等排放污染物,探讨了正丁醇掺混比例对柴油机燃烧过程的影响规律,分析了正丁醇对排放污染物的作用过程。结果表明:正丁醇掺混比例为0%,5%,10%时,低转速、低负荷工况下,缸内最大燃烧压力分别为6.2MPa,5.9MPa和5.8MPa,与燃烧柴油相比略有降低;高转速、高负荷工况时,缸内最大燃烧压力分别为7.5 MPa,7.6 MPa,7.7 MPa,与燃烧柴油相比稍有增加;随着正丁醇掺混比例增加,柴油机的CO和HC排放升高,在中低负荷下NOx排放有所降低,高负荷时升高明显,平均增加了6.4%,炭烟排放降低明显,燃用正丁醇添加比例为5%和10%时,在高负荷下炭烟分别下降了25%和36%。     

甲醇柴油发动机循环变动与排放的关系研究

通过在4100BZL增压柴油机上燃用0号柴油和甲醇柴油混合燃料(M5,M10和M15),研究了不同比例甲醇柴油在中高转速时对柴油机循环变动率和NOx排放的影响。结果表明:中高转速时,随甲醇添加比例的增加,发动机燃用3种混合燃料的最高燃烧压力和压力升高率峰值循环变动率逐渐增加。发动机燃用4种燃料的平均指示压力循环变动率均较低,燃烧始点循环变动率较高。发动机燃用3种混合燃料最高燃烧压力和压力升高率峰值循环变动率的规律与NOx排放规律相对应。     

LPG/柴油双燃料发动机排放特性的研究

分析了双燃烧发动机的燃烧放热规律，对直喷式柴油机燃用LPG／柴油双燃料的排放性能进行了研究，并与单用柴油的排放水平进行了对比，结果表明，发动机转速和平均有效压力对污染物排放有较大影响，与燃用柴油相比，燃用LPG／柴油双燃料其烟度排放有明显降低，CO排放在大负荷，高转速时较低，NOx的排放在中，小负荷时较低，其余工况CO，HC，NOx的排放明显提高。     

燃油品质对柴油机燃烧循环变动特性及性能的影响

燃用3种柴油进行了柴油机性能试验,研究了不同转速和负荷下柴油对燃烧循环变动特性及柴油机性能指标的影响。研究表明:在全负荷速度特性下,随着转速的升高,最高燃烧压力和最大压力升高率的循环变动率逐渐减小;相同转速下,负荷越小,最高燃烧压力和最大压力升高率的循环变动率越大;燃油的十六烷值越小,其自燃性越差,着火滞燃期越长;初馏温度较低时,轻馏分含量较高,参加预混合燃烧的份额大,容易造成燃烧速度加快,压力升高速度快,导致最高燃烧压力和最大压力升高率的循环变动率变大,对应燃烧过程变粗暴,由此实现的动力性能和经济性能变差。     

增压中冷柴油机燃用F-T柴油的燃烧、振动和噪声特性

为进行柴油机在线故障诊断、结构设计和优化,试验研究了噪声产生的机理、噪声随转速和负荷的变化。在4100QBZL增压中冷柴油机上,用费托(Fischer-Tropsch,F-T)合成柴油和0#柴油进行试验,测量了柴油机燃烧产生的表面振动信号。利用A计权网络,分析测量信号,进行柴油机故障诊断。结果表明:在0.5~2 kHz测试工况条件下,这两种油品的声压级均到达峰值;噪声级为86.7~99 dB。得到了在一个工作循环周期中的柴油机缸盖振动加速度的变化规律。相比于0#柴油,F-T柴油燃烧柔和、放热慢、压力升高缓慢、振动和噪声较小。这可为相关的故障诊断提供依据。     

车用柴油机放热规律与燃烧噪声的关系

对1台车用高速高压共轨柴油机进行了不同负荷、不同转速以及不同喷射参数工况下的缸内压力测试,通过分析燃烧放热规律对气缸压力变化的影响,对燃烧放热规律与燃烧噪声的关系进行了研究。研究结果表明:燃烧噪声不仅与最高气缸压力和最大压力升高率有关,还与各自相位的间隔有关;负荷对发动机燃烧噪声的影响较大,转速对燃烧噪声的影响主要体现在频率范围变化;通过改变喷射参数可以改变柴油机的燃烧噪声水平。     

柴油机燃烧压力波动特性的试验研究

测量了发动机燃烧过程,分析了燃烧过程中出现的压力波动现象。研究表明,随着转速、负荷、供油提前角等参数的变化,柴油机的滞燃期发生了改变,从而影响了滞燃期内产生可燃混合气的量,导致了缸内压力波动。     

进气节流对柴油机低负荷性能影响的试验研究

在柴油机上加装节流阀是提升小负荷工况排温、改善排放的途径之一,但会对柴油机的其他性能造成影响。本研究通过给柴油机加装节流阀,研究了进气节流对柴油机小负荷工况性能的影响。试验结果表明:进气节流对柴油机的排温和NOx排放提升明显;柴油机进气节流后缸内压力下降,缸内平均燃烧温度、机械效率升高,滞燃期延长,燃烧始点后移;中低转速小负荷工况,随着节流程度的增加,燃油消耗率和烟度增加;高转速小负荷工况,一定范围内通过进气节流可以实现燃油消耗率和烟度的降低。2 500r/min,29N·m工况,保持EGR阀全开,随着节流程度的增加,NOx和烟度出现同时下降趋势,当空气流量由191.4kg/h降至140.6kg/h时,燃油消耗率、NOx、烟度分别下降了7.9%,58.1%,27.3%,排温提升了42.5%。     

发动机燃用水乳化柴油的研究进展

综述了柴油机燃用水乳化柴油的燃烧与喷雾特性、动力性与经济性及排放特性,对比分析了发动机燃用水乳化柴油与普通柴油在性能上的差异及其原因,总结了水乳化柴油在柴油机上的应用优化方法。结果表明:与柴油相比,乳化柴油着火滞燃期延迟,燃烧持续期缩短,喷雾贯穿距变长或相差不大,火焰升起高度增加;燃用乳化柴油时动力性下降,但有效热效率较柴油升高;乳化柴油可以明显降低NOx和炭烟排放,但多数工况下HC和CO排放有所升高,低转速和中低负荷工况下尤为明显;燃用乳化柴油时颗粒物数量浓度增加,体积浓度减小,且对于醛类和噪声排放并没有改善作用;添加合适添加剂或结合发动机技术协同作用,可以针对性地改善乳化柴油的燃烧过程,进一步起到节能减排的效果。基于燃料稳定性与燃料理化特性综合优化目标的燃料设计,以及适用于乳化柴油的高压共轨柴油机燃烧组织参数优化是未来的研究方向。     

Influence of the accelerating operation mechanism on the combustion noise in DI-diesel engines

This paper focuses on the mechanisms of combustion noise during the accelerating operation of multi-cylinder diesel engines using testing technology for the transient conditions of IC engines. Based on impact factors, such as the gas dynamic load and cylinder pressure oscillations, tests and analysis of the combustion noise during transient and steady-state conditions for different loads are made on four-cylinder naturally aspirated engines, turbocharged engines, EGR-introduced engines, and high pressure common rail engines. The laws of combustion noise difference for the same engine speed and load are researched during transient and steady-state conditions. It is found that during transient conditions, the maximum pressure rise rate and the high frequency oscillation amplitude of the cylinder pressure are all higher than those observed during steadystate conditions for the same engine speed and load. With their joint action, the combustion noise during transient conditions is greater than that during steady-state conditions. Turbocharging is useful in reducing the combustion noise during transient conditions. Turbocharging has a better effect on the control over the combustion noise during transient conditions with a constant engine speed and an increasing torque than in conditions with a constant torque and an increasing engine speed. One of the main reasons for different control effects on the combustion noise is that turbocharging causes different wall temperatures inside combustion chambers. The introduction of the appropriate EGR is helpful in the reduction of the combustion noise during transient conditions. The key to the control of combustion noise with EGR during transient conditions is whether a real-time adjustment to the EGR rate can be made to achieve the optimization of the EGR rates for different transient conditions. By means of analyzing the differences in the combustion noise between the transient and steady-state conditions for different pilot injection controls, we obtain a strategy for controlling the combustion noise during transient conditions with a pilot injection. Compared with the steady-state conditions, a larger pilot injection quantity and a longer interval between the main injection and pilot injection should be selected for transient conditions, and this is verified through tests.     

不同喷射策略下CRDI柴油机燃用柴油-桐油-乙醇混合燃料的燃烧与排放特性

在1台共轨直喷(CRDI)柴油机上开展了不同喷射策略下桐油、乙醇与柴油混合燃料的燃烧和排放特性研究。试验结果表明:与0号柴油相比,混合燃料的着火延迟期稍长,缸内压力峰值和放热率较高,但燃烧持续期稍短;随着桐油和乙醇体积分数的增加,有效热效率(BTE)也随之增大。在低负荷时,混合燃料的CO和HC排放较高,且随着桐油和乙醇所占体积分数的增大而增加;混合燃料的NO_x排放在低负荷时较低,在高负荷时略高;在高负荷时,混合燃料的炭烟排放大大减少。总体而言,混合燃料中乙醇对发动机性能的影响比桐油大。     

正丁醇预混合气对轻型柴油机热效率和排放的影响

对1台轻型柴油机进气道进行改装,从而在进气道中形成均质丁醇预混合气。研究了在不同工况下正丁醇预混比对发动机指示热效率和排放的影响。研究结果表明:随着丁醇预混比例的增加,发动机指示热效率呈现上升的趋势,转速为3 350r/min,平均指示压力为1MPa时指示热效率的提升率达到最大为4.3%;压力升高率过大,限制了在大负荷条件下使用更高的丁醇预混比例;随着丁醇预混比例的增加,发动机soot和NO_x排放明显改善,而CO和HC排放均随着丁醇预混比的增加而增大。     

柴油微引燃乙醇发动机燃烧、性能及排放特性研究

柴油微引燃乙醇发动机采用进气道喷射乙醇、缸内直喷微量柴油引燃的方式进行燃料供给。基于单缸四冲程柴油机,对其燃烧、性能及排放特性进行研究,固定引燃柴油喷射量为发动机能实现压燃着火的最小值,在进气压力为0.15 MPa时比较不同乙醇喷射量的工况组,通过改变柴油喷射时刻进行工况扫描。结果表明,引燃柴油的喷射时刻对发动机的燃烧、性能和排放影响显著。柴油微引燃乙醇发动机在中高负荷能够稳定运行,指示热效率可达34%以上,通过适当调节柴油喷射时刻,可以有效控制未燃碳氢(UHC)、NO_x与CO排放,同时可以实现极低的炭烟排放。柴油微引燃乙醇发动机燃烧模式为预混合或部分预混合燃烧,燃烧有两阶段放热特征,改变引燃柴油喷射时刻,可以有效控制燃烧相位。