电控共轨系统降低排放的试验研究

按正交试验法设计试验方案,分析了不同工况下燃油喷射压力和预喷射对排放和燃油消耗率的影响.结果表明:较高的喷射压力和较小的喷油提前角可以降低排放;预喷射可大幅降低NOx的排放,配合预喷射参数的优化,可较好地实现排放和燃油消耗率的折中优化.基于结果的分析,可获得发动机不同工况下的优化参数.     

多因素多目标国Ⅴ排放生物柴油混合燃料发动机性能优化

在一台国Ⅴ排放高压共轨柴油机上燃用20%生物柴油-柴油混合燃料,通过调节共轨压力、主喷定时、预喷定时、预喷油量、后喷定时、后喷油量6个喷油控制参数研究生物柴油发动机的多因素多目标优化方法。采用混合试验设计方法分别针对低、中、高转速下的低、中、高负荷9个工况点设计试验方案,并进行台架试验采集发动机性能及排放数据。根据试验结果用混合径向基函数神经网络模型(Hybrid RBF)拟合发动机各项性能指标数学模型,设计优化方程并利用组合优化算法求解以比油耗(BSFC)最小和氮氧化物(NO_x)排放最小为目标的全局多目标最优解,弥补了传统发动机优化标定方法单因素逐一优化的局限性。优化结果使得所选取的9个工况点的BSFC平均降幅为1.31%,同时NOx排放平均降幅高达24.59%。     

基于欧-Ⅵ柴油机排气热量管理主动控制措施研究

利用发动机台架试验研究了中低负荷稳态工况下进气节流阀、喷油提前角、喷射压力和后喷等排气热量管理主动控制措施对排气温度的影响,并基于欧-Ⅵ排放法规要求的瞬态测试循环(world harmonized transient cycle,WHTC)验证排气温度提升的效果。稳态试验结果表明:与进气节流阀不工作时相比,在进气节流阀开度约15%~20%时排气温度提高了140℃左右,NOx排放减小,PM排放和燃油消耗率均增大;喷油提前角和喷射压力的改变对排气温度影响较小,对NOx排放、PM排放和燃油消耗率影响较大;后喷角度和后喷油量的合理匹配,可以提高排气温度约70℃。WHTC测试循环试验结果表明:排气温度在整个循环内均得到有效提升,怠速工况和低负荷工况提升尤为明显。     

燃料物性和喷油策略对船用柴油机性能和排放影响的模拟研究

采用多维数值模拟的方法系统研究了不同燃油性质和喷油策略对船用柴油机性能和排放的影响。研究结果表明:无论使用重油还是轻油,采用顺序喷射、预喷和后喷都能在降低燃油消耗率的同时降低NO_x排放;顺序喷射方案能在两个喷油器的喷射间隔为4°时达到最低的燃油消耗率;大比例预喷匹配合适的主预喷间隔容易获得较低的燃油消耗率,小比例预喷匹配合适的主预喷间隔容易获得较低的NO_x排放;后喷策略对燃油消耗率改善不明显,随着主后喷间隔增大或者后喷油量的增加,燃油消耗率均呈现增加的趋势。     

高压共轨柴油机标定优化研究

针对自主开发的高压共轨电控柴油机,以经济性作为优化目标,以排放物的量值低于排放法规所限定的量值为约束条件,利用离线稳态优化标定方法,对控制参数如轨压、喷油提前角等的MAP进行了优化标定;研究了轨压、喷油提前角等参数对燃油消耗率和NOx排放的影响。研究结果表明:经控制参数优化,在全工况下,该高压共轨柴油机的燃油消耗率下降约为6%。     

预喷射技术对柴油机噪声影响的试验研究

研究了预喷射技术在改善排放性能的同时,对高压共轨电控柴油机噪声的影响.通过试验,以燃油消耗率、噪声和NOx为主要指标,分析研究了不同工况下,轨压、主喷定时、预喷定时和预喷量等的变化对柴油机性能所产生的影响,优化了柴油机的排放性能.分析结果表明,预喷射可以有效改善柴油机的燃烧过程,降低缸内最高压升率和缸内最高燃烧温度,从而优化噪声和NOx的排放,效果在低负荷下尤其明显.     

燃油系统控制参数对轿车柴油机性能排放影响的试验研究

通过对某款轿车用柴油机的开发,研究了燃油系统控制参数对其性能排放的影响,针对3种典型工况,调整主喷角度,预喷角度及预喷油量等主要喷油系统控制参数,分析了燃油消耗率,不透光烟度,碳氢值,氮氧值等随这些控制参数变化的关系,为此款柴油机的性能排放开发奠定了基础。     

采用多次喷射和DOE设计开发WP12国Ⅳ柴油机

本文采用多次喷射技术和DOE设计技术开发了WP12国Ⅳ发动机。开发过程中,综合考虑了NOx、PM与燃油经济性三者的折衷关系,研究了预喷变量对NOx排放的影响。结果表明:合适的多次喷射策略能有效降低发动机燃烧噪声、排放和燃油消耗率;采用DOE设计技术能更准确地得到最佳多次喷射控制策略。     

基于性能优化的小缸径二冲程低速船用柴油机喷油方式研究

针对小缸径二冲程高压共轨低速船用柴油机,在常用工况75%负荷下,通过台架性能试验和仿真计算研究了燃油标准喷射、预喷射和后喷射等喷射方式对整机燃油消耗和氮氧化物(NO_x)排放的影响。研究结果表明:相对于标准喷油方式,预喷加主喷的燃油喷射方式大幅提高了最高燃烧压力,最高燃烧压力增幅达9.3%,既降低了NO_x排放同时又获得良好的燃油经济性,NO_x排放降低了3.8%,燃油消耗率降低了0.4%。在性能试验的基础上建立仿真计算模型,通过模拟计算研究不同预喷开始角度对整机性能的影响,获得最佳的预喷开始角。     

柴油机分段喷射下混合气形成及其对燃烧排放的影响

基于数值模拟计算,研究了不同预喷策略下某非道路直喷柴油机混合气形成和燃烧过程,分析了挤流和涡流对主、预喷燃油当量比分布和燃烧的影响。结果表明:适当的主预喷间隔(20°)能够使预喷燃油在挤流带动下进入燃烧室凹坑;适当强度的进气涡流比(1.5～2.0)能使预喷油束偏转并在相邻两束主喷油束之间燃烧。二者都可以改善主喷和预喷油束的重叠,并且可以充分利用预喷燃油的放热量促进主喷燃油的混合和提升燃烧速率。优化喷油策略结合适度的进气涡流可以提高发动机功率,降低碳烟排放,但会使NOx排放增加。     

气道喷水和废气再循环对重型柴油机性能和排放影响的优化匹配试验研究

在一台高压共轨重型柴油机上开展了气道喷水结合高压废气再循环(EGR)的试验研究。基于世界统一稳态测试循环(WHSC)各工况点探索引入高压EGR和气道喷水技术对柴油机排放和燃油经济性的影响;在此基础上对各工况的燃烧相位进行优化,得到WHSC各工况点下基于喷水和EGR的优化策略。结果表明:综合考虑排放和燃油经济性,低负荷工况宜单独引入高压EGR,并通过提前喷油时刻(start injection timing,SOI)优化燃烧相位;中高负荷工况宜少量喷水并引入适当EGR,满负荷则应单独采取气道喷水策略。WHSC加权结果表明,在保持较低的HC、CO和碳烟排放前提下,优化后的加权NOx比排放降低7.71g/(kW·h),降幅约45.2%,有效燃油消耗率降低约1.20g/(kW·h)。     

预喷正时对柴油机燃烧与排放影响的试验研究

通过台架试验,分析对比柴油机各参数随预喷正时的变化,研究多次喷射预喷正时对柴油机燃烧和排放性能的影响。试验表明,预喷正时决定缸内燃烧的放热始点和放热率,影响缸内的燃烧温度、爆发压力、NOx排放和碳烟的生成,预喷正时为20°时,爆发压力最大;预喷正时为35°时,热效率最高,油耗率和烟度最低;预喷正时为45°时,NOx排放最小。综合分析选择预喷正时40°作为折中优化方案,降低发动机油耗和NOx、碳烟排放,同时提高发动机的热效率。     

柴油机燃用甲醇/柴油混合燃料的参数优化

对柴油机的供油系统参数（包括启喷压力、供油提前角和每循环供油量）进行优化,采用EGR来进一步降低NOx排放。结果表明：经过供油参数优化后混合燃料柴油机的动力性和经济性与原机相当,但碳烟排放的最大降幅达到15.4%,NOx排放的最大降幅达到28.25%。     

天然气/柴油双燃料发动机不同天然气供给量计算方法及试验研究

基于试验的方法研究等热值法、理论等空气消耗量法和实际等空气消耗量法3种不同的计算方法对发动机动力性、经济性及排放特性的影响。试验结果表明:等热值法和理论等空气消耗量法对发动机的性能影响差异较小,各工况差异低于5%。实际等空气消耗量法确定的天然气供给量能明显提升发动机动力性,平均增加动力42.33%。不同天然气供给量计算方法在未对燃料供给进行优化时,未能有效降低发动机有效燃料消耗率,在大负荷工况有效燃料消耗率偏差平均为6.85%。双燃料模式下NOx排放得到明显改善,HC+NOx排放在中、高负荷工况时能满足排放限值要求,CO排放在低转速工况满足排放限值要求。     

柴油/汽油反应活性控制压燃发动机喷油协调控制与排放特性研究

对某4缸高压共轨柴油机进气道进行改造,搭建了柴油/汽油双燃料反应活性控制压燃(reactivity controlled compression ignition,RCCI)发动机专用试验台架,设计了柴油/汽油双燃料RCCI燃烧汽油喷射控制策略,实现了全工况下汽油与柴油的协调喷射控制,系统地研究了不同运行工况下,不同汽油替代率对柴油机燃烧与排放性能的影响规律。结果表明:采用柴油/汽油双燃料RCCI燃烧控制策略,发动机可在其运行工况范围内实现高效清洁燃烧,随着汽油替代率的增加,发动机缸内最高压力逐渐增大,缸压峰值出现时刻推迟,放热率峰值降低,燃烧持续期延长,燃油消耗率降低,有效热效率升高,全碳氢、CO排放增加,NOx和碳烟排放降低。     

Evaluation of Miller cycle and fuel injection direction strategies for low NOx emission in marine two-stroke engine

A full cycle computational fluid dynamics (CFD) simulation model has been established to study the effect of injection direction and exhaust valve close (EVC) timing on performance and emissions for a slow speed marine engine. In order to find more combustion details, the model was coupled with simplified chemical kinetics mechanism. Meanwhile the paper presents the optimization results combining variable injection direction with late exhaust valve closing (LEVC). The results indicate that the consistency of injection direction and flow direction has an important impact on fuel economy. To improve fuel consumption, the injection direction must be carefully adjusted within certain limits. A certain degree of sacrifice in fuel economy is reflected on the transient calculation using the LEVC strategy. However, significant improvement in NOx (nitrogen oxides) emission can be achieved accordingly. With optimized EVC timing and injection direction, lower NOx emission can be realized with no penalty of fuel consumption.     

基于微遗传算法的船用柴油机喷油策略优化及研究

为优化大型船用柴油机的燃油喷射策略,采用微种群遗传算法结合三维数值模拟,在一台大缸径低速船用柴油机上对两个喷油器的主喷时刻、预喷间隔和预喷比例进行了优化,并在优化算例的基础上研究了大型船用柴油机各个喷油器预喷参数和顺序喷射对性能与排放的影响。研究结果表明,在采用顺序喷射的前提下,顺序喷射间隔影响NOx排放和指示燃油消耗率。第一个和第二个喷油器的预喷策略对大型船用柴油机的性能与排放有不同的影响,前者是预喷放热与主喷滞燃期缩短综合作用的结果,而后者主要是预喷放热自身的影响。通过以上研究和优化,柴油机的NOx排放降低了21.27%,表明该方法可以用于优化大型船用柴油机的喷射策略。     

A novel biomass lubricant filter and its effect on gasoline engine emissions and fuel economy

With the increasing number of light-duty passenger car, a large amount of waste engine oil was produced yearly which has polluted the environment and wasted fossil resources. Extend engine oil drain interval and reduce its effect on engine emission is of great importance. In this paper, a kind of modified-sawdust engine oil filter was developed and the study focus on its effect on the emission characteristics and fuel consumption rate of spark ignite gasoline engine. This modified-sawdust engine oil filter was also compared with common oil filter. The tests were performed in four-cylinder direct injection gasoline engine at six different typical operating conditions. Various tests were proceed including the exhaust emissions measurement of nitrogen oxides (NOx), carbon monoxide (CO) and hydrocarbons (HC) as well as the fuel consumption rate measurement. The effect of engine oil change on engine emission and fuel consumption rate were also studied. Impurity element content of waste oil and kinetic viscosity were measured before and after modified oil filter was used. The results show that relative to common oil filter, the modified-sawdust oil filter has 0.4–2.1%, 3.7–7.5%, 1.6–13.3% decrease for CO, HC, NOx emissions, respectively. In addition, it significantly reduces oil consumption, and the three major emission species (CO, HC and NOx) was also reduced when fresh engine oil was adopted. These results indicate that the use of modified-sawdust oil filter is an effective choice to improve gasoline engine emission and fuel economy.     

生物柴油的排放试验研究

通过对燃烧生物柴油发动机排放污染物的测量和分析,探讨了生物柴油降低柴油机排气污染物的机理。分析了不同配比的生物柴油燃烧污染物随发动机转速、负荷的变化规律,得到了生物柴油的最佳配比方案。研究结果表明:生物柴油可以有效地降低柴油机的排气污染物,尤其是颗粒污染物;随着生物燃料中油酸甲脂含量的增加,柴油机的各种排气污染物均有不同幅度的降低。     

LP-EGR对增程器GDI汽油机燃烧和排放的影响

为进一步降低燃油消耗率和有害排放,开发增程器专用发动机,在一台缸内直喷(GDI)汽油机上选取增程器的3个运行工况点,开展了当量比燃烧模式下的低压废气再循环(LP-EGR)试验研究.结果表明:随着废气再循环(EGR)率的增加、点火时刻的推迟,缸内压力和放热率峰值降低且推迟,燃烧持续期延长,缸内燃烧由爆震逐渐过渡到失火,NOx排放降低.随着EGR率的增加,HC排放升高,CO和PM排放降低.点火时刻对HC、CO和颗粒物(PM)排放的影响规律随EGR率的变化而不同.引入EGR前、后的颗粒物总数量(PN)浓度值均在较低的数量级(105/cm^3).3个工况点综合优化后的最低有效燃油消耗率为219.1 g/(kW·h),较原机降低了7.75%.