一种新型中冷器性能的实验研究

中冷器是柴油机的一个重要组成部分,其性能优劣将直接影响到柴油机的工作。针对这一情况,提出了一种新型中冷器技术,就是将普遍采用的蒸发冷却技术应用到中冷器上,利用水蒸发吸收空气热量,从而实现空气温度的降低。在此基础上,建立了蒸发冷却中冷器实验台,并进行了蒸发冷却的试验研究。结果表明这种新型中冷器可降低进气温度,而且阻力等于甚至小于原有的中冷器,简化了增压柴油机的进气系统,提高了工作可靠性,减少了维护工作量。     

燃料着火性对增压中冷柴油机瞬态工况排放的影响

应用自行开发的瞬态工况控制系统及排气采集装置,试验研究了不同着火性的燃料对车用增压中冷柴油机瞬态工况下排放特性的影响。研究结果表明,适当提高燃料十六烷值可有效降低HC和NOx排放。在稳态工况下,十六烷值由40增加到66时,在1800 r/min低负荷工况下HC排放降低62%;对于CO排放及消光烟度,十六烷值存在一个最佳值。瞬态工况排放与稳态工况存在明显差异,在恒转速增负荷工况下,随着负荷的增加,HC和CO排放及烟度迅速上升,然后降低趋于一稳定值,且随着瞬变率的增大,CO排放和消光烟度峰值上升;增加燃料十六烷值,可明显降低中等转速增负荷工况下的CO和HC排放及消光烟度;在高速增负荷工况下,十六烷值为66和55,燃料的排气烟度基本相近。     

基于EGR策略的重型柴油机瞬态空燃比优化控制

针对某些重型柴油机在进气中冷后加入足量的EGR较为困难,瞬态工况下EGR优化后的发动机排放性能恶化的问题,从精确控制EGR流量、优化空燃比、降低排放的目的出发,在一台CY6D180高压共轨重型柴油机上进行了大量的试验研究。基于排放优化原则,研究了利用节气阀配合EGR阀引入EGR后的发动机稳态特性,提出了一种两阀联合关开优化发动机瞬变排放性能的策略。进行了瞬态工况条件下的对比试验验证。结果表明:本文设计的瞬态空燃比控制方法在保证烟度排放值在3.5%限度内的情况下,NOx的排放量也不超过稳态工况点的10%。     

富氧进气对增压柴油机烟度和氮氧化物的影响

在4100QB系列增压柴油机上进行富氧进气的试验研究,结果表明富氧进气对柴油机降低烟度效果显著。探讨了不同富氧进气浓度对发动机烟度和NOx的影响,以及柴油机微粒和NOx生成机理及影响因素。研究结果还表明,富氧进气对降低柴油机烟度效果显著,但同时带来了NOx排放的急剧上升,需要在富氧进气的基础上采取必要的措施来降低NOx,重点考虑降低NOx机外进化技术的开发。     

增压器对车用柴油机瞬态工况下排气烟度的影响

为了改善车用柴油机瞬态工况烟度排放性能,试验研究了两种不同设计参数的增压器GT35和TBP4对柴油机排气烟度的影响。结果表明:增压器设计参数对柴油机瞬态进气响应及排气烟度有明显的影响。在低转速增转矩和大负荷增转速瞬态工况下,匹配增压器GT35可以大幅度降低柴油机的排气烟度。在其它恒转矩增转速瞬态工况下,增压器GT35所对应的排气烟度也要略好于增压器TBP4。在高转速全负荷工况下,增压器GT35所对应的空燃比、转矩和燃油消耗率等参数指标都劣于增压器TBP4。     

车用柴油机排气再循环控制系统

为了降低车用柴油机的NOx排放,设计了用于增压中冷柴油机的排气再循环(EGR)系统。介绍了EGR控制系统及控制方法。该系统采用进气节流阀与EGR流量控制阀联合控制,可实现0～30%EGR率的优化。利用13工况对该系统控制NOx的效果进行了评价。实验表明,采用EGR技术,可以大幅度地降低NOx的排放,微粒排放基本不变。但HC和CO排放有所增加,13工况加权比油耗也较原机有所降低。     

柴油机燃烧过程模拟分析

为了解柴油机燃烧的微观情况,利用商用计算软件STAR-CD对增压中冷柴油机进行了燃烧模拟分析。在试验台架上调整供油提前角,针对烟度及NOx排放性能进行了试验,为模拟计算获取了温度、压力等初始条件。对试验工况进行了燃烧模拟,结果表明,喷油过程会形成喷注头部,在喷油后期喷注尾部又从喷注整体上脱落;未来得及燃烧的燃油撞壁后,其小部分向上运动逐渐进入余隙狭缝之中,大部分向下沿ω形壁面形成滚流运动;着火首先发生在油束外缘区域,并且随着燃烧的进行,高温区一直出现在燃油蒸汽的外层。     

使用柴油醇对增压中冷柴油机性能和排放的影响

在不改变现有增压中冷柴油机结构的条件下,研究了两种柴油醇(E10和E15)对发动机动力性、经济性、排放性的影响。研究结果表明:增压中冷柴油机使用柴油醇,发动机的动力性有所降低,燃油消耗率有所增加,而能量消耗率在小负荷时有所增加,在中高负荷时与使用柴油相当。排放性能表明:CO和碳烟排放量有一定程度的降低,HC排放量在小负荷时明显增加,NOx排放量在低转速的中高负荷时有所增加,在高转速时变化不大。十三工况试验表明,多种比排放量有所增加,主要原因是小负荷分担率增加。本研究为下一步试验,尤其是小负荷的改善提供了基础。     

二级增压柴油机旁通阀调节特性

在一台搭载可调二级增压系统的重型柴油机上,研究了增压器不同旁通阀开度对燃油消耗率及排放特性的影响规律。结果表明:低转速工况下打开增压器旁通阀有助于降低NOx排放,但在中大负荷工况下会导致燃油经济性恶化;在中高转速、小负荷工况下增大旁通阀开度有助于减小泵气损失,燃油消耗率最大降幅可达7.6%,在中大负荷工况下受泵气损失与指示热效率相互作用的影响,打开旁通阀可以在不恶化燃油经济性的前提下降低NOx排放。在不同转速、小负荷工况下大开度开启旁通阀,中高负荷工况下关闭或小开度开启旁通阀,可以在不明显恶化NOx排放的同时实现最优燃油经济性,烟度排放均低于4%;最优控制策略下,与原单级增压发动机样机相比,二级增压柴油机在低转速工况下更具燃油经济性优势。     

相继增压改善柴油机经济性与排放的试验研究

为了降低柴油机的有害排放,对TBD234V12船用柴油机进行了大小增压器的相继增压系统设计和改造,并对原机增压与采用大小增压器相继增压后的柴油机进行对比试验研究,着重对该柴油机作为船舶主机推进特性工况下的排放进行测试.试验结果表明,在1TC-S和1TC-L二区相继增压比原机常规增压在相同工况下NOx和SOOT的浓度都有明显的降低,NOx最大降低64%,SOOT最大降低达76%,而且燃油消耗率有所下降,表明采用大小增压器相继增压是降低船用柴油机中低负荷排放的一种有效措施.     

喷油提前角、进气动压、冷却水温对柴油机排放的影响

通过ECER49十三工况试验研究了喷油提前角、进气动压和冷却水温对柴油机有害排放物的影响 ,发现在定转速下适当增大喷油提前角可以降低CO ,HC排放 .同一提前角 ,标定转速下的气态排放物要多于最大转矩转速情况 ;相同转速 ,适当增加进气动压可降低CO ,HC排放 ,可以加装进气动压传感器实现闭环控制 ,可降低气态排放 .同一进气动压 ,标定转速下所生成的CO ,HC要多于最大转矩转速情况 ;冷却水温对于排放的影响不能孤立考虑 ,要结合缸内温度同时进行 .上述变化经过定量分析 ,所得结论可以为柴油机电控系统设计及控制策略的研究提供参考依据     

EGR和VNT的匹配对增压柴油机排放的影响

通过可变喷嘴增压器(VNT)和废气再循环(EGR)系统的匹配试验,考察了VNT对发动机排气和进气的压差以及EGR率的影响规律,研究了降低四缸增压柴油机的排放问题。试验结果表明,EGR系统能在不改变柴油机动力性、经济性和烟度排放的基础上,使柴油机NOx排放量降低20%~47%。VNT通过调节废气涡轮增压器涡前压气后的压差,可将EGR率提高2%~12%。     

增压中冷压燃式发动机燃用柴油醇的十三工况排放特性

在应用自行研制的助溶剂解决了乙醇与柴油相溶性问题的基础上,进行了增压中冷压燃式发动机燃用E10柴油醇十三工况排放特性的试验研究。结果表明:与燃用0#柴油相比,燃用E10柴油醇的排放污染物HC、NOx、PM和SOF的比排放量有所增加,CO和DS的比排放量有所减少;中小负荷工况分担率的增加导致了多种排放污染物比排放量的增加;乙醇的高汽化潜热使缸内温度变低是比排放量增加的主要原因。提高中小负荷的进气温度可以适当提高缸内温度,从而降低CO、HC、PM和SOF的比排放量,但NOx比排放量会有所增加。     

不同工作条件对柴油机尾气污染物排放特性的影响综述

柴油内燃机的尾气排放是空气污染的重要来源之一,其中污染物主要包括颗粒物、氮氧化物、碳氢化合物、碳氧化合物等,这些物质在不同工作条件下的排放特征具有较大差异.对近5年来关于柴油机尾气污染物排放以及减排措施的研究进行搜集、整理和总结,主要讨论柴油机尾气污染物在不同工作条件(海拔高度、车速、发动机转速和负荷)下的排放特征.结...     

乙醇燃料均质压燃发动机的试验研究

利用进气预热和废气再循环(EGR)控制方法,在由CA6110柴油机改造的单缸发动机上进行了以乙醇为燃料的均质混合气压燃(Homogeneous Charge Compression Ignition,HCCI)试验研究。结果表明:在过量空气系数λ=1~9时,发动机可以实现HCCI燃烧,但由过量空气系数和EGR率表示的HCCI工作范围受爆震和部分燃烧的限制。乙醇燃料HCCI燃烧最大平均指示压力可达到0.6 MPa,指示效率可达到60%。在HCCI燃烧中只产生少量的NOx,但是未燃HC和CO的排放较高。