含氧燃料与进气氧浓度对柴油机燃烧与排放的影响

在1台4缸高压共轨柴油机上,通过向柴油中掺混0%,10%,20%正丁醇(质量分数),研究了在不同进气氧浓度条件下,掺混燃料含氧量对柴油机燃烧特性与排放的影响规律。研究结果表明:进气氧体积分数处于20%~21%之间时,燃用3种燃料的滞燃期均不随氧浓度的变化而变化;随着掺混比例的增加,燃料中含氧量增加,这导致了滞燃期的增加,且随着进气氧浓度的降低,滞燃期受燃料性质的影响作用不断增强;随着燃料中含氧量增加,炭烟(Soot)排放逐渐减小;掺混燃料的含氧量对NO_x排放的影响不明显,而对指示热效率的提升有积极作用,在进气氧体积分数小于15%时,燃料含氧量对指示热效率的促进作用减弱。     

大功率柴油机燃烧过程高原实车测试与分析

开发了柴油机燃烧过程实车测试系统,分别在羊八井地区和北京地区进行实车试验。原位空载条件下测试了某大功率柴油机8种转速时的示功图和燃油消耗量,并对两地区柴油机最高燃烧压力、燃油消耗量、放热率、指示热效率和燃烧效率进行了对比分析。结果表明,柴油机在高原地区的燃烧具有以下特点:最高燃烧压力比平原地区低1～2.4 MPa,对应相位滞后;燃油消耗量高2～10 kg/h;燃烧速率降低,燃烧过程滞后;指示热效率为25.2%～30.7%,较平原地区低17.5%～20.5%;燃烧效率为77.2%～85.3%,较平原地区低13.6%～20%。     

环境对大功率柴油机缸内喷雾、燃烧与传热的影响

采用准维多区数值仿真和环境模拟试验的方法,研究了不同海拔环境对某大功率柴油机缸内喷雾、燃烧和传热的影响。结果表明:在高原环境下,油核破裂滞后期比平原最大延长9.1°曲轴转角,油滴分裂长度增加29%以上,贯穿度明显增加,一次雾化后,SMD直径显著增加;海拔4 500m,瞬时放热率峰值降低18.4%,放热率重心后移近4°,最高燃烧压力降低18.8%,位置滞后0.6°;缸内对流换热和辐射换热都比平原明显增强。研究结果为探明特殊环境下柴油机性能劣化与故障机理提供了理论参考。     

高原环境柴油机喷嘴内部流场与缸内温度场的三维数值模拟

采用广安博之等准维模型,建立柴油机高原运行工作过程模型;通过环境模拟台架试验验证了模型的可信性。将准维计算结果作为喷嘴内部气液两相流动和缸内燃烧三维模拟的初始条件,就高原低压、低温、低氧条件对喷孔内燃油流动状态与分布、缸内燃烧过程的影响进行三维数值模拟。海拔3 700m计算结果表明:与平原环境相比,柴油机喷嘴内空穴现象加剧,燃油流动速度增加,喷孔出口燃油分布不均匀度增加;缸内燃烧平均温度比平原最多高出300℃且分布不均匀,燃烧室局部热负荷偏高。研究初步揭示了高原环境柴油机性能劣化机理,为通过优化缸内喷雾和燃烧过程改善高原运行发动机性能提供参考。     

喷油策略对柴油机燃烧噪声及排放影响的模拟研究

进行了通过优化高压共轨系统燃油喷射策略来改善缸内燃烧排放性能的研究,基于AVL Fire软件,针对1015柴油机开展了不同燃油喷射策略下的喷雾燃烧和排放的数值模拟,建立了数学模型并验证了模型的可靠性,分析了一次预喷的预喷时刻、预喷量、主喷提前角对燃烧噪声及排放的影响,揭示了各参数对燃烧噪声和NOx及炭烟生成的影响机理,为进一步优化预喷方案提供了理论依据。     

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。     

鱼雷试验的航路均匀设计方法研究

依据鱼雷试验的目的进行鱼雷性能指标的考核,针对成败型二项分布考核方法缺点,系统性地提出了应用均匀设计法进行鱼雷试验航路规划。将可控因素划分为适当的水平,应用合适的均匀设计表,设计鱼雷试验航路,得到了每个航路参数。通过实例研究表明均匀设计可极大地降低试验的次数,并保证试验点在试验范围内充分均衡分散,试验航路设置能覆盖远、中、近距离,大、中、小舷角,高、中、低目标速度和深、中、浅深度的各种态势。通过基于最小二乘原理对试验结果进行了回归分析,建立了指标与因素的数学模型,得出了各因素的影响程度。此方法对鱼雷试验有一定的应用价值。     

船舶氮氧气体制备工艺

介绍了现阶段采用空气分离方法制备氮气和氧气的工艺。在船舶上安装空分装置,以舱室空气为原料,现场制备是解决船舶用氮气和氧气的有效方法。空分法主要有4种工艺:燃烧法、变压吸附法、膜分离法与深冷法。分析比较了4种工艺的原理、实施流程、特点及船舶适应性,提出了当前须解决的技术难点。在船舶设计过程中,根据不同类型、不同吨位的船舶对气体的需求及船舶的具体任务,而选择相应的气体制备工艺和装置。     

不同EGR率对高密度-低温柴油机燃烧的数值模拟

以4100柴油发动机为研究对象,用fire软件模拟分析不同EGR对高密度一低温柴油机燃烧和性能的影响。结果表明,应用EGR能有效降低NOx的排放,但同时发动机的烟度排放会有一定幅度的上升：EGR率的增加会给柴油机的动力性、燃油消耗率、烟度的排放带来不同程度的负面影响,使柴油机的最大爆发压力及放热率峰值下降。     

Road vehicle emission inventory of a Brazilian metropolitan area and insights for other emerging economies

The vehicle fleet in the Ceará state has grown 180% over the last ten years. The growth of the resulting emissions is unknown in view of the expansion of this fleet in the greater Fortaleza Metropolitan Area (FMA). The largest fleet in the FMA is in the Fortaleza city itself, where flex fuel vehicles predominate (∼30%). Flex fuel motorcycles increased significantly (greater than 800%) between 2010 and 2015. This paper aims to estimate the road vehicle emissions of carbon monoxide (CO), non-methane hydrocarbons (NMHC), aldehydes (RCHO), nitrogen oxides (NO_x), and particulate matter (PM) from the main road vehicle fleets of Fortaleza and its metropolitan area using a macrosimulation, bottom-up method, between 2010 and 2015. The results showed that road vehicle emissions of CO, NMHC and RCHO increased mainly by Otto cycle vehicles increase due to the introduction of flex fuel vehicles; however, the NO_x and PM emissions noticeable reduction is also a result of emission policies that seed the introduction of new technologies. In 2015, more than 70,000 tons of CO (21.2 ton/1000person), 8000 tons of NMHC (2.5 ton/1000person), 290 tons of RCHO (0.09 ton/1000person), 15,000 tons of NO_x (4.4 ton/1000person) and 600 tons of PM (0.2 ton/1000person) were emitted in the region under study. Comparing with other Brazilian regions, FMA emit higher levels of pollutants per inhabitant than the state of São Paulo and the state of Rio de Janeiro but lower levels than Porto Alegre city.