高原环境对柴油机燃烧过程影响的仿真研究

为分析高原环境下柴油机性能下降的原因,应用CFD软件FIRE对不同海拔条件下柴油机燃烧过程进行了三维仿真研究。建立了描述缸内油气混合过程的中间参数,在此基础上定量分析了高原环境对柴油机缸内油气混合过程的影响。着重通过对燃烧放热规律的分析,研究了高原环境对柴油机燃烧过程的影响。结果表明：高原环境下燃烧室近壁面处易形成较浓混合气,燃油附壁较多,燃烧室中心区域空气利用率降低;燃烧后期,高原环境下柴油机缸内仍有大量浓混合气存在,且分布较集中,燃油质量分数均方差大;随着海拔的升高,燃烧中后期缸内高温区域中心逐渐向燃烧室侧壁移动,附壁燃烧严重,凹坑及余隙处易形成油气堆积,促使燃烧恶化;高原环境对柴油机预混燃烧的影响并不明显,但随着海拔的升高,扩散燃烧放热率逐渐降低,燃烧持续期大幅增加,导致严重的后燃。     

不同燃油对某重型柴油机燃烧稳定性影响分析

为了揭示不同燃油对柴油机燃烧过程循环变动的影响规律,选用A、B、C 3种军用柴油作为燃料进行标定工况及最大扭矩工况下的台架试验。对缸内压力时间序列进行三维相空间重构,利用燃烧参数的循环波动率定量分析柴油机燃烧稳定性,并结合返回映射对平均指示压力进行研究。结果表明：柴油机缸内状态呈现一定的混沌特性,燃烧过程中缸内压力呈现出振荡的特点,燃用柴油A时燃烧阶段的迹线相对密集,燃用柴油B和柴油C时迹线逐渐发散;燃烧阶段压力波动率峰值与压力振荡区域相对应,最大扭矩工况下柴油A的前两峰值最低、滞燃期最短,平均指示压力循环变动最小;随着转速上升,燃用3种柴油的燃烧稳定性均有所提高。     

高原环境下柴油机燃用聚醚型含氧燃料热平衡试验研究

以某型军用车辆柴油机为研究对象,进行了海拔4 500 m条件下的热平衡试验。在控制功率相同条件下,比较和分析了该型柴油机燃用-35号车用柴油和聚甲氧基二丁基醚型含氧燃料时的热量分配。结果表明：高原环境下柴油机燃用该型含氧燃料时,滞燃期缩短、压升率降低、冷却水和排气带走的热量降低、热效率提高,有效缓解了高原环境下柴油机后燃严重和热负荷加剧的问题,是一种适用于高原环境下聚醚型含氧燃料。     

海拔高度对柴油机缸内热流分布影响规律研究

为了分析高原环境下柴油机缸内热流分布变化规律,采用计算流体动力学方法对不同海拔高度条件下的柴油机燃烧过程进行了三维数值模拟研究。结果表明：考虑燃气向缸壁传热的燃烧过程计算时,壁面函数采用Han-Reitz模型可以得到满意结果;随着海拔高度升高,过量空气系数降低,滞燃期延长,着火推迟,燃烧恶化,爆压降低,燃烧温度升高;海拔高度越高,喷雾贯穿动量越大,壁面换热系数增长速度越快,在上止点后气体流动性对换热系数的影响所占比重增大,而进气流量对换热系数的影响比重降低,换热系数随着海拔高度升高而增大;在换热系数、壁面燃气温度和壁面油膜燃烧影响下,高海拔燃烧时壁面平均热流大幅度增大,海拔高度从1 000 m升高到4 500 m 后,缸盖和活塞瞬时平均热流最大值增幅分别达到30%和26%.     

喷油规律曲线形状对柴油机燃烧过程影响的仿真分析

基于多维数值模拟的方法,研究了4种典型的喷油规律曲线形状对直喷式高强化柴油机燃烧过程的影响规律,通过分析滞燃期、放热率形状、预混燃烧及扩散燃烧放热量分配比例、燃烧重心等,得到结论：矩形喷油规律的滞燃期最短,最先着火,斜坡形喷油规律的滞燃期相对最长;矩形和梯形喷油规律对应的预混燃烧阶段放热量占得比例较大,燃烧重心更接近于上止点(TDC),燃烧的等容度高,循环热效率高,斜坡形和楔形喷油规律预混燃烧阶段放热量占得比例较小。     

混合燃料添加剂对均质压燃燃烧影响的试验研究

以一台4缸柴油机为原机,在改造过的第4缸进行均质压燃( HCCI)燃烧试验,研究了混合添加剂对HCCI燃烧过程的影响。试验结果分析表明,在不同发动机转速、HCCI稳定燃烧工况下,混和添加剂均优于单一添加剂,即混合添加剂使得着火和放热提前,燃烧放热率峰值升高,并且发动机转速越高,混合添加剂对HCCI的燃烧影响越明显。此外,混和添加剂有助于改善高转速下HCCI发动机的失火,使得发动机在实验转速下工作平稳。     

6130柴油机喷油过程的测试研究

作者对6130柴油机喷油泵，在喷油泵试验台上对喷油过程的测量数据与柴油机性能测试结果进行了分析研究．文中结合测得的不同转速下喷油速率曲线及示功图，分析了喷油速率在外特性1200r／min至标定转速2100r／min中的四种转速工况下对滞燃期内喷油量、气缸压力曲线、压力升高率曲线及放热规律的影响．     

含氧燃料特性对柴油机燃烧以及排放特性的影响

将质量比90％的柴油分别掺混10％菜籽油,10％DMC以及5％菜籽油和5％DMC的混合物,连同纯柴油组成10％RO,10％DMC,5％R0＋5％DMC和柴油共4种燃料,在一台单缸柴油机上进行燃烧、性能及排放试验研究．结果表明：含氧燃料的特性不同对比燃油消耗率和热效率影响较小,但对燃烧和排放影响较大．3种含氧燃料对柴油机缸内最大爆发压力影响不大．与柴油相比,柴油机燃用5％RO＋5％DMC和10％R0时,放热率峰值降低,滞燃期缩短,燃烧始点提前．燃用10％DMC时放热率峰值上升,滞燃期延长,着火延迟．与燃用柴油相比,柴油机燃用5％RO＋5％DMC和10％DMC时,除烟度有所下降以外,CO,HC和NOx排放均高于柴油．柴油机燃用10％RO时的烟度和Hc排放均低于柴油,而CO和NOx排放高于柴油．     

柴油/甲醇不同掺烧方式燃烧过程和排放对比分析

在不改变4B26增压柴油机结构的前提下,对柴油机气道喷射甲醇与柴油/甲醇直接混合燃料进行了燃烧过程、排放性能试验,对两种柴油/甲醇掺烧方式的燃烧过程与排放进行了分析。试验结果表明：与柴油/甲醇直接混合相比,柴油机气道喷射掺烧10%甲醇,气缸压力相差不大,缸内平均温度较低,低负荷时滞燃期较长;气道喷射甲醇大幅度降低排气温度,NOx和碳烟排放降低效果较为显著,HC和CO排放较高。与燃烧柴油相比,两种方式掺烧10%甲醇时,发动机的动力性变化不大,缸内平均温度都有所降低,滞燃期有所延长;NOx和碳烟排放降低,HC和CO排放有所增加。     

车用燃气轮机极寒高原环境起动与工作优势分析

针对装甲车辆柴油机动力在极寒高原地区使用中所暴露的诸多问题,如起动时间长、功率下降、易过热、冒黑烟、易拉缸等,依据柴油机和燃气轮机不同的结构和工作机理,通过对两种动力的低温起动影响因素和高原工作过程进行详细对比分析,阐明了车用燃气轮机低温直接起动与高原稳定工作的优势所在,为利用燃气轮机动力来改善装甲车辆高原高寒适应性提供了依据。     

柴油机高密度-快速燃烧过程数值模拟

针对柴油机升功率提高后燃烧过程的变化,应用CFD软件Fire研究燃烧子模型在柴油机高密度-快速燃烧过程模拟中的应用,利用某高升功率单缸柴油机的试验结果对WAVE喷雾破碎模型和涡团破碎(EBU)湍流控制燃烧模型的关键参数进行标定。对柴油机3 600 r/min时全负荷条件下燃烧过程进行数值模拟,仿真结果表明,缸内平均压力、指示功率和放热率与试验结果吻合良好,缸内燃油蒸发充分、温度分布均匀     

重载越野车辆高原起步响应性研究

针对重载越野车辆在高原环境下起步响应性差的问题,借助汽车仿真分析GT-SUITE软件建立整车模型,仿真研究了海拔因素对重载越野车辆起步过程的影响以及换挡时刻、前传动比对高原环境下起步过程的影响。结果表明：平原环境下整车起步用时14.7 s,而海拔高度4 500 m环境下用时27.2 s;相比于1 000 r/min转速换挡而言,2 000 r/min转速换挡所对应的整车起步响应时间缩短了3.9 s,因此可以通过提高起步换挡时刻对应发动机转速的方法来改善车辆的起步响应性;随着前传动比的增大,整车起步过程中的加速度增大,但是达到稳定状态时的车速减小,因此可以通过合理选择前传动比的方式来改善车辆的起步响应性。受到空燃比限制的影响,使得起步过程发动机与液力变矩器的共同输入特性与4 500 m海拔下外特性所对应的共同输入特性差别较大。     

计算柴油机缸内火焰辐射系数的新方法

柴油机缸内的火焰辐射受诸多因素的影响, 用理论分析法来确定它是相当困难的． 由于柴油机缸内火焰辐射特性依赖于缸内的燃烧过程,而燃烧过程中的实际热力状态又可用示功图来分析, 因此本文借助于火焰辐射与缸内热力参数之间的间接关系, 建立了一种以示功图和缸内燃气特征速度来预测辐射系数的计算模型． 用该模型预测的火焰辐射系数计算缸内辐射热流量时, 其计算结果与实测结果基本一致．     

基于自适应平行因子的柴油机喷油故障诊断研究

为了解决柴油机发生喷油故障时喷油器受扰动引起的弹性压缩脉冲发生变化,缸盖受激产生的振动也随之变化的问题,提出了一种通过测量柴油机缸盖振动信号间接诊断喷油故障的方法。首先以5 kHz 为截止频率对振动观测信号进行高通滤波,减弱燃爆振动信号的干扰。然后利用等角度重采样的方法,将信号从时域变换到角域,消除转速波动对信号处理的影响。由于滤波后振动观测信号受其他非白噪声的干扰,最后利用自适应平行因子(PARAFAC)方法对振动观测信号进行盲源分离,减弱非白噪声的影响。以压缩上止点附近缸盖振动信号的能量作为特征量,对柴油机喷油故障进行诊断,应用研究表明,该方法有效地诊断出了柴油机喷油故障。