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。     

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%。     

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。     

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。     

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。     

缸内直喷醇类燃料发动机的燃烧与排放特性

根据所测的示功图和排放,分析了一台采用火花点火、缸内直喷周向分层燃烧系统的发动机在燃用甲醇和乙醇时的性能和燃烧特性。研究表明,醇类燃料发动机的燃烧由预混燃烧与扩散燃烧组成,具有非常快的燃烧速率,而且非常稳定,ATDC(3°CA～6°CA)就燃烧完50%燃料,循环变动小于6%。与燃用乙醇相比,燃用甲醇时滞燃期较短,燃烧速率较快。由于采用分层燃烧,醇类燃料发动机具有与直喷柴油机相当的热效率,在负荷特性上,燃用醇类燃料时的NOx排放仅为柴油机的10%～40%,且能实现无烟燃烧,CO排放的增加低于1%,HC排放高于柴油机。     

垃圾填埋气内燃机的研制与试验

阐述了开发垃圾填埋气内燃机的重要性,分析了垃圾填埋气中CO2成分对垃圾填埋气内燃机有关参数的影响。以2190T天然气发动机为基础,采用提高压缩比、调整点火提前角、预燃室式燃烧室、进气增压等技术措施,初步开发出2190垃圾填埋气内燃机。试验结果表明,采用上述技术措施,可改善和提高垃圾填埋气内燃机的性能指标。     

车用汽油机实现稀薄燃烧的技术措施

叙述了汽油机实现稀燃的关键技术,通过对进气道喷射和缸内直喷两种稀燃关键技术的论述及对比分析,提出了车用汽油机实现稀燃是提高车用汽油机经济性和改善排放性能的重要途径。