降低非道路用增压柴油机NOx和PM排放的试验研究

为了改善非道路用涡轮增压直喷395E柴油机的排放性能,试验研究了供油提前角、喷油器喷孔直径和启喷压力、喷油器安装倾角等喷油系统参数及燃烧室几何形状对发动机Nox和PM排放的影响.试验结果表明:采用较小喷孔直径(0.23mm)、较小供油提前角(8°CA)、径深比(2.857)和口径比(1.06)适中的缩口哑铃型燃烧室时,Nox、Nox+HC、CO和PM排放分别降低到6.30、7.05、0.90和0.233g/(kW·h),达到了美国EPA第四阶段非道路用柴油机排放标准的要求.     

电控单体泵柴油机供油系统参数对排放特性的影响

为使某型柴油机排放达到国-Ⅳ的需求,进行了电控单体泵柴油机供油系统仿真匹配分析及供油凸轮型线、单体泵柱塞直径和喷孔直径对发动机排放特性影响的试验研究。仿真分析和试验结果表明:供油系统采用优化降速凸轮型线能够提高平均喷油压力并缩短喷油持续期,从而有效提升供油系统性能;同时匹配11mm柱塞直径单体泵及0.21mm喷孔直径喷油器后,发动机的排放性能得到了明显改善,使发动机标定工况颗粒排放降低80%以上,实现了该型发动机的排放改进目标。     

共轨柴油机燃烧系统的匹配研究

在直喷柴油机CA6DE1上安装了高压共轨系统,建立了一套完整的台架试验系统。在试验台上对CA6DE1共轨柴油机进行了性能匹配试验。对喷油器结构参数、燃烧室几何参数和进气涡流比进行了改进和优化。试验结果表明：较高的喷射压力、较小的喷孔直径．匹配较低的进气涡流比和适合的燃烧室形状,同时采取推迟喷油定时的措施;可以改善油气的混合和燃烧过程,减小有害排放,兼顾经济性、动力性和排放性能的要求。     

柴油机燃用二甲醚排放特性的研究

利用定容燃烧室和共轨式燃料喷射系统，对二甲醚(DME)燃料喷雾特性进行了试验研究．在单缸柴油机上，采用不同的喷孔直径、孔数、喷射率及涡流比时，对DME发动机排放性能进行了对比试验．结果表明，较少的喷孔数和较大的喷孔直径可以提高燃料喷雾的贯穿距离，抑制燃料的早期蒸发，有利于减少大负荷工况下CO、THC和NOx排放。     

优化喷油器参数改善CA6113柴油机性能的试验研究

燃油喷射系统是控制发动机燃烧的关键部件,而对柴油机燃烧影响最大的因素是喷油规律。喷油器作为燃油系统的一个末端组件,它结束供油规律的形成过程,直接将燃油喷散雾化,并借助于空气涡流将燃油喷注以与燃烧室最佳配合的方式喷入燃烧室。因而在组织发动机燃油供给过程中,喷油器在一定程度上决定了喷油过程的最终参数,如喷油压力、喷油时刻、喷油持续时间和喷油规律     

喷油器参数对柴油机排放的影响

喷油过程是影响柴油机燃烧过程的重要组成部分,对柴油机的排放与性能具有重要的影响,而喷油器是影响喷油过程的关键因素。本文通过对柴油机配置不同喷油器所进行的排放对比试验,研究分析了喷油器喷孔流量系数、喷孔直径、针阀升程对排放的影响。     

直喷柴油机喷油系统对燃烧和排放影响的三维模拟研究

直喷柴油机的喷油过程影响燃烧过程、影响发动机性能和污染物排放。为了研究喷油特性(如不同的喷油压力、喷油定时和喷孔直径等)对燃烧性能的影响,利用三维数值模拟软件K IVA-3代码,对喷油过程、燃烧过程和发动机性能进行了数值模拟。计算结果显示了不同喷油特性下的NO和碳烟排放的变化趋势。     

非道路中小功率增压柴油机排放控制试验研究

为了改善非道路用中小功率直喷增压柴油机3100E的排放性能,使之达到2008年开始实施的美国环境保护局(EPA)第4阶段非道路用柴油机排放标准的要求,通过试验优化了高压油管内径、减压阀容积、供油提前角等喷油系统参数及燃烧室几何形状,系统研究了这些参数对发动机NOx和颗粒物(PM)排放的影响。试验结果表明,在保持发动机动力性及经济性的情况下,合理优化匹配喷油系统参数和燃烧室设计,可以改善该机的燃烧过程,有效降低发动机的有害物排放量,使之达到美国环境保护局第4阶段排放标准。     

二甲醚发动机碳氢排放特性试验研究

以226B压燃式二甲醚发动机为研究对象,通过对比试验分析了二甲醚喷油器启喷压力、喷孔直径、喷油提前角和发动机功率对HC排放性的影响。试验结果表明:在外特性的整个转速范围内,随发动机转速的增加HC排放呈先增加后减小的趋势,随喷油器启喷压力的升高HC排放呈降低趋势;外特性在1 000~1 300r/min低速情况下,喷孔直径0.38mm的喷油器HC排放低,转速在1 500~2 300r/min范围内,喷孔直径0.36mm的喷油器HC排放较低;静态供油提前角由曲轴转角13°推迟到8°,外特性HC排放呈先降低后升高的趋势;随着二甲醚发动机负荷率的升高,其HC排放呈降低趋势。     

高压共轴喷油器设计参数对性能影响的研究

对一种新型高压共轨式柴油机电控喷油器的结构参数对喷油器响应特性、喷油规律的影响进行了试验研究,设计了一种新型的液力平衡式电磁阀并对其结构参数进行了参数优化研究。给出了控制室结构参数对喷油器液力响应特性和喷油规律形状剪裁的研究结果,实现了喷油规律形状的灵活控制,因此称该喷油器为灵活控制喃油规律的共轨喷油器,简称FIRCRI。     

低排放单缸风冷柴油机的优化设计与匹配

以非道路单缸风冷192 F柴油机为研究对象,匹配蓄压式喷油系统,以低排放为核心目标,计算并设计了高压油泵凸轮和电控喷油器喷嘴参数,优化了螺旋进气道,重新设计了燃烧室几何形状并优化了喷油油线在燃烧室的分布,使燃烧室、进气道与蓄压式喷油系统相匹配.在标定工况、最大转矩工况下进行了喷油参数对工作过程、排放和性能影响的研究,以标定最佳喷油参数,得到该样机的全工况喷油参数Map.该样机稳态8工况排放试验的CO、HC+NO_x和颗粒物(PM)排放结果分别为3.66、5.72和0.35 g/(kW·h),与非道路柴油机国Ⅲ排放限值相比,其劣化余量系数分别为1.50、1.31和1.71,在劣化周期内各排放均具有足够的劣化余量,该样机可满足现行非道路柴油机排放法规要求,具有满足未来更严格排放法规的潜力.     

一种基于稀扩散燃烧的BUMP燃烧室及其对柴油机碳烟和NOx排放影响的实验研究

在壁面布置限流沿 (BUMP)后 ,撞壁射流从壁面被剥离 ,形成二次空间射流 ,可大大加快空气与流体的混合速率。基于此 ,设计了带有 BUMP的燃烧室 ,采用了可灵活控制喷油规律的 FIRCRI电控共轨式喷油系统进行了发动机实验。实验结果表明 :BU MP燃烧系统能显著降低 NOx 和碳烟排放 ,在平均有效压力为 0 .6 6 MPa(原机 5 0 %负荷 )时 ,烟度只有 0 .1BSU,NOx 为 42 0× 10 - 6;由于在缸内能够形成较均匀的混合气 ,缸内平均过量空气系数在 1.3～ 2 .0的范围内时 ,烟度一直保持在 0 .3BSU以下。实验还发现 BUMP的位置以及喷油定时对排放有重要影响。BUMP燃烧系统在降低 NOx 和碳烟排放方面显示了极大的潜力。     

重型车用柴油机低排放直喷燃烧系统参数的优化

在车用柴油机上引用缩口低排放型燃烧室后，燃烧系统向直喷化发展。为了掌握和定量地评价这种新型燃烧室的结构及其内部气流特点，引入了涡流强度保持性的概念。并利用商用软件FIRE对这种新型直喷式燃烧室内气流的空间分布及其时间变化规律进行数值计算，结合MATLAB软件计算燃烧室内的瞬态涡流强度保持性大小，由此分析不同燃烧室结构参数对燃烧室内气流特性及其涡流强度保持性的影响。同时，通过台架试验分析这种燃烧室内的不同涡流强度保持性与喷射系统参数和进气涡流等参数匹配时对柴油机性能和排放特性的影响。结果表明，通过低排放缩口型燃烧室结构参数的优化，可有效地组织和控制燃烧室内气流分布规律及其强度，而且对于这种燃烧室结构存在着最佳的喷射位置和进气涡流强度，使得在动力性和经济性基本保持不变的条件下，可有效地改善柴油机的排放特性。     

船用中速柴油机性能的优化研究

为提升燃油系统电控化改造后4190ZLC-2船用中速柴油机的经济性能和排放性能,开展了燃油系统多参数优化试验;利用AVL FIRE软件对试验得到的经济性最优匹配参数下的柴油机高压工作过程进行了仿真计算;通过对燃烧室内三位流场的分析,提供进一步提高喷油压力和修改燃烧室形状的方案;再利用仿真计算得到喷油压力进一步提高后较优的燃烧室匹配方案。研究结果表明:喷油压力提高后,柴油机总体性能提高;为适应喷油压力的提高,燃烧室的深度和开口直径分别应该减小和增加,但燃烧室的深度太浅会造成燃烧不完全,导致油耗率上升。研究结果为该柴油机的燃烧系统改进提供了理论依据。     

A review on deposit formation in the injector of diesel engines running on biodiesel

For the short-term use of diesel engines, biodiesel can provide a comparable engine performance to that of using fossil diesel fuel. However, some arising problems including the reduction of the engine performance, the increase in lacquer deposits, and excessive carbon blacks in the combustion chamber and in the injectors resulting in an increase in the emissions and the damage to the engine have been indicated. Deposits formed inside or outside the injector may have an adverse influence on the engine performance and the fuel injection system. In this study, a review of the formed deposits in the injector of diesel engines fueled with biodiesel was conducted. The physicochemical mechanism of the deposit formation in the injector including injector nozzles, injector holes, and injector tips was mentioned. Moreover, the test-cycles for determining the deposit formation level in the injector were also introduced. Especially, the effects of the key factors such as biodiesel components, temperature, and injector configurations on the formation level of deposits were reviewed, and the utilization of the cativation mechanism in the controlling strategy of the deposits was presented. Besides, the impacts of deposits in the injector on the spray characteristics, combustion, and diesel engine operation process were also referred.     

正丁醇/柴油发动机燃烧排放特性及喷油、燃烧室形状影响

针对某型号直喷柴油机,建立了该柴油机中单缸完整燃烧室及气道三维模型,使用三维计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)分析软件CONVERGE对其进行模拟计算,研究了正丁醇掺混比例对柴油机燃烧排放的影响。结果表明:随着正丁醇掺混比例的提高,峰值缸压、滞燃期和燃烧速度均呈递增趋势,碳烟及CO排放量逐渐减少,NO_x排放量小幅增加。为了进一步改善缸内燃烧情况和降低污染物排放,对正丁醇掺混时喷油策略、燃烧室几何形状的综合影响进行了研究,结果表明:掺混时多次喷油及采用合适的燃烧室模型可以有效改善掺混后缸内油气混合情况,增加缸内湍动能强度,进一步降低碳烟排放量。与纯柴油工况对比,掺混并采用多次喷油策略后碳烟排放明显下降,且通过掺混能够有效简化喷油策略,但弱化了燃烧室形状对碳烟排放量的影响。     

Analysis of different combustion chamber geometries using hydrogen / diesel fuel in a diesel engine

ABSTRACT

In this study, the effects on combustion characteristics and emission were investigated in a direct injection diesel engine. In experimental and numerical studies, the engine was operated at 2000 rpm. The analyzes were made in the AVL-FIRE ESE Diesel part with Computational Fluid Dynamics (CFD) software. Standard combustion chamber (SCC) and Modified combustion chamber (MCC) geometry were compared in the modeling. By means of the designed MCC combustion chamber geometry, the fuel released from the injector was directed to the piston bowl area. Therefore, the mixture was homogenized and the combustion had been improved. In addition, the evaporation rate of the mixture increased with the MCC geometry. Also, lower NO and CO emissions were obtained with the MCC model compared to the SCC model. On the other hand, diesel fuel and mass 5% hydrogen fuel was used into diesel fuel as fuel in the study. The combustion process was investigated using hydrogen in different combustion chambers. The use of hydrogen as additional fuel resulted in higher combustion pressure, temperature and NO emissions. Compared to SCC type combustion chamber in the MCC type combustion chamber used diesel fuel, CO emission decreased of 6% and 3% for hydrogen-added mixture fuel. Also, compared to SCC type combustion chamber in the MCC type combustion chamber used diesel fuel, NO emission decreased of 11% and 32% for hydrogen-added mixture fuel. Moreover, flame velocity, heat release rate and flame propagation increased with the addition of hydrogen fuel.     

缸内直喷汽油机喷雾、混合气形成和燃烧过程的三维数值模拟

建立了带进排气道的缸内直喷(GDI)汽油机三维数值模型,并对喷雾模型和燃烧模型进行了实验标定,进而模拟了GDI发动机化学当量比条件下均质混合气和分层混合气两种模式从进气-喷雾-混合气形成-燃烧的全过程.模拟结果表明,GDI发动机高压多孔喷嘴喷雾雾化明显,贯穿距离较长,进气过程中缸内形成强滚流促进燃油蒸发和油气混合;进气冲程单次喷射可在缸内点火之前形成较为均匀的混合气,进气和压缩冲程中进行两次喷射可在缸内点火之前形成火花塞附近较浓、周围较稀的分层混合气;在化学当量比条件下适当采用分层混合气燃烧,与均质混合气相比可以降低燃烧速度,从而减小最大爆发压力和压力升高率.计算结果有助于深入理解GDI发动机的工作过程,并为后续研究GDI燃烧控制策略提供了模拟计算平台.     

喷油嘴喷孔夹角的优化设计对柴油机性能的影响

这是为改进喷油嘴喷孔夹角与燃烧室形状间的匹配而提出的一种喷孔夹角设计与计算方法。通过在R100系列柴油机上的试验,证实了采用优化设计的喷油嘴能有效地降低燃油消耗率和排气烟度。为直喷式柴油机燃烧室与喷油嘴的合理匹配提供了一条有效途径,对直喷式柴油机性能改进和提高起到重要作用。     

进气预混乙醇对柴油机碳烟与NOx排放的影响参数研究

在一台自然吸气式直喷柴油机上，按照组合燃烧的要求．全面、系统地研究了不同喷嘴孔径、不同供油定时、不同喷醇的始点对发动机碳烟、NOx排放以及经济性的影响．研究结果表明，为了获得更低的碳烟和NOx排放以及优越的能量经济性，与燃用纯柴油的发动机相比，采用进气预混乙醇的组合燃烧发动机的柴油供油定时可以稍迟或保持不变，燃油喷嘴的孔径应适当减小，预混乙醇的发动机负荷起点应适中．