高压共轨柴油机高海拔全负荷标定

高原标定是高压共轨柴油机开发过程中的重要环节.利用高海拔(低气压)标定试验系统进行了高压共轨柴油机不同海拔下的全负荷标定试验,研究了最佳喷油参数随海拔的变化,并进行了高压共轨柴油机不同海拔下的功率试验.研究结果表明,最佳循环喷油量随海拔的增加而减小,海拔每升高1 000,m,循环喷油量下降2%～4%;中高转速下最佳喷油提前角和轨压随海拔的增加而增大.海拔每升高1 000,m,最大转矩降低2.8%,标定功率下降2.9%.不同海拔下柴油机速度系数保持不变.不同海拔中高转速燃油经济性基本保持不变,低转速下燃油经济性恶化,海拔每升高1 000,m,低转速下燃油消耗率增加3.9%.     

电控高压共轨柴油机高海拔性能试验研究

在内燃机高原环境性能模拟试验台上,对不同海拔高度(大气压力)下的电控共轨柴油机性能进行了试验研究,分析了大气压力的变化对电控共轨柴油机性能的影响规律。结果表明:海拔3 000m以下,柴油机的动力性和经济性随海拔的升高基本保持不变;海拔5 000与0m相比,在低转速时,有效功率下降42.1%,燃油消耗率增加18.6%;在中高转速时,有效功率下降15.1%,燃油消耗率小于7.0%,排温基本保持在710℃以内。     

SOFIM电控共轨柴油机高海拔性能模拟

为提高电控高压共轨柴油机的高原环境适应性,在内燃机高原环境性能模拟试验台上,对不同模拟海拔下的SOFIM8142.43s电控高压共轨柴油机性能进行了试验研究.结果表明:SOFIM8142.43s电控共轨柴油机进气量和充量系数随海拔升高而减少,海拔每升高1000m,进气量和充量系数分别下降7.1%和4%;低速和高速区的动力性和经济性随海拔升高而恶化,海拔5000m与0m相比,1400 r/min时,功率和转矩下降了67.6%,燃油消耗率增加了38.5%;3600 r/min时,功率和转矩下降了31.6‰燃油消耗率增加了32.9%;经济区域随海拔升高而变窄,排气温度呈现出二次曲线的变化,其峰值随着转速的升高向大负荷方向移动.     

高原环境下增压柴油机耦合DPF的性能仿真

基于GT-Power建立带柴油机颗粒捕集器(DPF)的增压柴油机一维仿真模型,研究了DPF在不同海拔下对增压柴油机动力性、经济性及排放特性的影响,同时研究了不同海拔下DPF的工作特性,并采用3种不同型式的载体进行了仿真对比.结果表明:高原环境对增压柴油机低转速工况性能影响较小;高原环境下,增压柴油机中、高转速的动力性、经济性下降明显;中、高转速工况下,随着海拔升高,增压柴油机碳烟和CO排放均增加,NOx排放降低;不同海拔下,DPF对增压柴油机动力性、经济性影响较小,海拔为0 km与4 km条件下DPF对增压柴油机原始排放均影响较大;DPF压降随海拔上升而增加,高原环境对低转速工况下DPF捕集效率影响较小,中、高转速工况下,DPF捕集效率随海拔上升而增加;不同型式载体的DPF工作特性随海拔变化的表现具有一致性,高目数和非对称结构载体有利于降低DPF压降和增大载体容灰量.     

不同海拔下柴油机氧化催化器与选择性催化还原系统对柴油机性能与排放的影响

基于柴油机高原试验台架,在80 kPa、90 kPa、100 kPa大气压力下进行了柴油机外特性试验,研究了不同海拔下加装柴油机氧化催化器（diesel oxidation catalyst,DOC）与选择性催化还原（selective catalytic reduction,SCR）系统对柴油机的进排气参数、动力性、经济性、燃烧性能及排放特性的影响。研究结果表明,加装DOC+SCR会使进气流量下降,排气背压升高,功率和转矩下降,油耗升高,排气温度升高,排气流量下降,而HC、CO、NOx与碳烟等污染物排放显著下降。不同海拔下加装DOC+SCR的影响程度也有所差异,尤其是对排气温度、排气背压、有效燃油消耗率与SCR转化效率的影响最为显著。加装DOC+SCR后,80 k Pa、90 k Pa、100 k Pa下的排气温度分别平均升高7.35%、7.21%、7.11%;排气背压分别平均升高28.02%、27.08%、26.81%;有效燃油消耗率分别平均升高1.64%、2.87%、2.94%;外特性工况下SCR最大转化效率分别为88.86%、86.11%、84.76%。     

基于不同增压系统共轨柴油机变海拔工作特性模拟

以两级增压共轨重型柴油机为研究机型,采用GT-Power构建了其一维热力学仿真模型,对比模拟了柴油机采用两级增压(2,TC)和单级增压(1,TC)的变海拔(0、2和4,km)工作特性.结果表明:1,TC压气机效率在发动机低速和高速时随海拔升高而降低.对于2,TC,低压级压气机效率在发动机低速时随海拔升高而降低,而高压级效率随发动机转速增加呈先升后降,且在0海拔下高转速时显著减小;相比1,TC,2,TC在高海拔下低速时的排气损失率显著降低,但传热与摩擦损失率增大,同时泵气损失随转速增大逐渐高于1,TC;随EGR率增大,1,TC压气机效率呈先升后降,且随海拔升高而降低.2,TC低压级效率随EGR率增大而快速降低,而高压级效率呈先升后降,并在低EGR率时随海拔升高而增大;随EGR率增加,2,TC传热损失逐渐高于1,TC,但能显著降低高海拔时排气损失率和改善NO_x-BSFC之间trade-off关系.     

柴油机高原适应性研究及压气机流场分析

基于试验测试数据建立增压柴油机的仿真模型,开展0～4 000m高原适应性研究工作,研究增压柴油机性能及压气机性能海拔变化关系,并研究不同海拔下压气机内部流动状况,分析压气机效率下降原因。研究结果表明:高海拔工况下,柴油机功率、转矩与燃油消耗率下降,进气流量减少,增压压力下降,压气机压比增大,效率下降。压气机子午面的相对总压的低压区域压力较小,叶顶间隙间及叶轮出口高熵值区域增大且范围提前。跨音速流动区域增大,激波损失增大,叶顶间隙流加强,泄漏损失增大,分流叶片压力侧主流与低速泄漏流掺混,尾迹区域增大,掺混损失增加,压气机叶轮内部损失增大。因此高原环境下,压气机效率降低。     

非道路涡轮增压柴油机高原适应性研究

为改善非道路柴油机高海拔条件下功率下降、经济性及排放性能恶化、高速增压器超速等问题,利用柴油机高原环境模拟台架试验结合一维仿真研究了0～4 000m海拔环境下增压器运行特性、柴油机综合性能参数等随海拔高度的变化规律及影响机理。针对柴油机的变海拔性能恢复目标,通过对增压系统进行参数计算和选配,提出一种带有废气旁通阀的两级涡轮增压匹配方案。研究结果表明:变海拔条件下,非道路柴油机各性能参数呈现非线性变化,在转速800～2 800r/min全负荷工况下,柴油机动力性、经济性变化梯度呈现出先减小后增大的"浴盆形"趋势。在0～2 000m海拔环境下,柴油机转矩降幅达4.3%,有效燃油消耗率降幅达6%。随着海拔升高,中冷前温度与涡前温度逐渐升高,增压压力与涡前压力逐渐降低,CO、全碳氢和NO_x排放升高。匹配两级增压系统后,对比原机4 000m海拔运行工况,柴油机功率平均升高14.9%,有效燃油消耗率平均降低11.8%,实现了非道路柴油机的高海拔性能恢复目标。     

可变喷嘴涡轮增压共轨柴油机控制参数及性能不同海拔特性研究

针对高原环境下柴油机功率下降、经济性恶化等问题,采用大气压力模拟系统及发动机台架,以柴油机动力性为目标,在0 m、1 000 m、2 000 m和2 400 m海拔下对柴油机增压压力、喷油提前角、轨压和喷油量进行了协调控制标定。结果表明：在增压器转速、缸内压力、排气温度和烟度限值等限制条件下,通过控制目标增压压力、提前喷油正时、提高共轨压力及减小喷油量综合控制,能够较大程度恢复高原环境下柴油机动力输出。与0 m相比,1 000 m、2 000 m、2 400 m海拔下的最大转矩分别降低2.71%、6.67%、11.16%;最大功率分别降低0.57%、3.24%、10.09%;最低比油耗分别增加2.13%、4.62%、5.62%;最大功率对应比油耗分别增加0.51%、1.74%、2.29%。NO_x排放随海拔的变化与柴油机工况相关,当转速低于2 000 r/min时,NO_x排放随着海拔升高而降低,而转速高于2 000 r/min时,NO_x排放明显增大。随着海拔升高,柴油机烟度逐渐增大,尤其低速时更为明显。     

高海拔条件下压气机结构优化及其对柴油机性能的影响

基于二级可调增压柴油机高海拔性能试验,采用计算流体力学(CFD)和柴油机工作过程计算方法,开展高海拔条件下压气机叶轮结构优化及其对柴油机性能影响的研究.研究结果表明:海拔5 500 m,压气机叶轮主叶片及分流叶片前缘前掠6.27°、分流叶片向主叶片压力面偏折12.09°,压气机叶轮流道内流动损失明显降低,出口处流动稳定性提高,压比、效率及流量范围分别提高4.16%、2.63%及6.58%;压气机叶轮优化后,二级可调增压柴油机中低转速燃烧过程得到明显改善,滞燃期和燃烧持续期缩短;柴油机1 200 r/min全负荷工况最高燃烧压力升高9.53%,累计放热量提高8.78%,转矩提高5.82%,燃油消耗率降低4.42%.     

不同海拔高度下自然吸气柴油机经济性及热效率研究

借助内燃机高海拔大气状态模拟试验系统进行了不同海拔高度下自然吸气柴油机的性能试验和缸压采集,试验结果表明:海拔高度增加,柴油机燃油经济性变差,最低比油耗工况负荷略有减小。指示热效率随海拔升高在标定工况时下降最多,中等负荷下降最少。在实测缸内气体压力的基础上采用FIRE软件建立仿真模型探讨高原环境下油气混合过程的变化,模拟结果显示:随海拔高度增加,喷油油束贯穿距变长,油束破碎和蒸发过程减缓,燃烧室近壁面处易形成油气堆积,造成不完全燃烧加剧,使燃烧效率下降。基于实测缸压将实际工作循环简化为理论循环以探讨循环热效率的变化,随海拔升高,一方面燃烧始点滞后,造成压力升高比下降,初始膨胀比增加;另一方面缸内气体温度增加,使得等熵指数减小:两者均使简化后的理论循环热效率下降。此外,缸内燃烧温度和排气温度随海拔升高而增加,使得传热损失、排气损失等不可逆损失增大,实际循环热效率进一步下降。     

柴油机二级可调增压系统高海拔标定试验

通过内燃机高海拔模拟试验台进行了二级可调增压柴油机不同海拔和工况性能试验,研究了高压级可变截面涡轮增压器(VGT)叶片开度对二级可调增压柴油机性能的影响,得到了不同海拔全工况VGT叶片最佳开度脉谱.结果表明:在不同海拔下,大负荷工况VGT叶片最佳开度随转速增加逐渐增大,中、小负荷工况VGT叶片最佳开度随转速增加先减小后增大;随海拔升高,相同工况下的VGT叶片最佳开度逐渐减小;与单级增压柴油机相比,海拔5.5,km二级可调增压柴油机最大转矩和标定功率分别提高了11.0%,和11.8%,,低速转矩平均提高了31.1%,,适应性系数提高了19.2%,,最低燃油消耗率和低速时燃油消耗率分别降低了4.8%,和15.3%,;不同海拔高、低压级增压器与柴油机的联合运行线均位于压气机较高效率区.     

某柴油机放热过程分析研究

柴油机的放热过程影响着循环效率、最高燃烧压力和压力升高率,从而决定了柴油机的动力性和经济性.本文针对某车用柴油机,在现有供油系统和进气系统的条件下,通过分析不同工况、不同供油提前角的缸内放热规律,确定了不同工况的最佳提前角,其结论对改善该柴油机的动力性和经济性有着积极意义.     

复杂环境下风冷柴油机工作及冷却性能研究

针对一款V型风冷柴油机，研究其在不同海拔、温度环境下的工作性能及冷却散热能力，进而提高柴油机热效率。为充分考虑动力舱下柴油机的冷却散热，提出一种将动力舱模型一维离散，以此搭建柴油机冷却系统模型的方法，并与柴油机工作模型进行耦合仿真。结果表明：柴油机在2 000 r/min外特性工况条件下，外界环境海拔、温度的升高使得柴油机缸内燃烧工作曲线后移，海拔每增加1 000 m，放热峰值点后移2°，缸内燃气温度升高；一定转速下的风扇空气质量流量会随海拔、温度的增大而减小，柴油机冷却能力下降，缸盖燃气侧表面平均温度升高；柴油机热效率随海拔、温度的升高而降低，高海拔、高温环境下，增大风扇转速可提升柴油机热效率，随着风扇转速提高，海拔4 000 m、温度20 ℃环境下，柴油机热效率从29.7%升至35.7%。     

复杂循环燃气轮机功热并供热力学分析

对复杂循环燃气轮机功热并供的多种高效用能装置,按当量(火用)效率最高为准则进行了基本计算与分析比较,考察了燃气轮机压比、温比及高低压透平间膨胀比分配、高低压压气机间压比分配等对装置效率特性的影响,给出了它们的热力学最佳取值范围.     

基于缸压的船用柴油机燃烧闭环控制策略研究

针对柴油机全寿命过程中动力性下降及各缸工作不均匀的问题,以MAN 6L16/24型船用柴油机为研究对象,模拟因各缸喷油器老化而引起柴油机动力性下降和各缸工作不均匀,对比分析开环、转速闭环和燃烧闭环等不同控制策略对改善柴油机动力性、工作均匀性的效果及动态控制性能,针对燃烧闭环控制转速滞后性较大的问题,提出转速-燃烧闭环协同控制策略,分析了该控制策略对轨压波动和进气流道阻塞干扰因素的鲁棒性。仿真结果表明协同控制策略可有效改善柴油机各缸工作不均匀和转速响应快速性。     

不同海拔下直喷式柴油机燃用生物柴油时的性能研究

在大气模拟试验台架上进行了不同大气压下直喷式柴油机燃用0~#柴油(B0)和纯生物柴油(B100)的动力性、经济性、烟度和噪声声压级测量对比试验.结果表明:随着海拔高度的增加,发动机动力性和经济性下降,噪声升高,但海拔对燃用B100发动机的影响小于B0;同一海拔下二者相比,燃用B100发动机实测油耗增加,动力性降低,全负荷时烟度减小.低负荷时二者有效热效率和噪声相差不大,但随着负荷的增加,特别是全负荷时,燃用B100发动机有效热效率明显提高,噪声小于B0.     

汽车用涡轮增压柴油机高原性能的研究

针对高海拔地区特殊环境,分别在海拔20,2 200,3 800 m环境对涡轮增压柴油机进行了实地台架及道路试验,结果表明:随着海拔升高,涡轮增压柴油机的动力性、经济性、可靠性等指标都会恶化,但采取适当措施,可以明显减少恶化程度;把最大扭矩点置于增压器压气机最高效率区,而额定功率点效率应在66%左右,能够提高柴油机高原综合性能;提高压缩比和起动机功率是保证高原起动性能的有效办法。     

大豆生物柴油混合燃料性能试验研究

通过在R4105T柴油机上进行对比试验,分析了0#柴油/生物柴油、乙醇/生物柴油混合燃料以不同比例掺混时对柴油机动力性、经济性及碳烟排放特性的影响.研究结果表明:柴油机使用0#柴油/生物柴油混合燃料时动力性、碳烟排放量均有所下降,油耗率稍有上升;使用乙醇/生物柴油混合燃料时,碳烟排放量低于生物柴油,动力性、经济性随乙醇含量的不同而呈现不同的变化趋势.     

不同海拔下EGR对含氧燃料柴油机性能影响的试验研究

利用大气模拟系统,在81kPa和100kPa的大气环境下,试验研究废气再循环(EGR)对柴油、B15E5燃料动力性、经济性及排放特性的影响。研究结果表明:使用EGR后,柴油机动力性下降较明显,81kPa时转矩的下降幅度高于100kPa时,B15E5燃料在最大转矩转速时动力性下降幅度大,转矩峰值消失。EGR对柴油机的经济性影响不明显,B15E5燃料的经济性差于纯柴油;低负荷工况有EGR时,柴油机燃油消耗率在81kPa时增加,而在100kPa时下降。EGR使柴油机的NOx排放明显下降,随着负荷增大降幅增大。EGR使柴油机的碳烟和CO排放明显增加,B15E5燃料的碳烟和CO排放明显低于纯柴油;81kPa时碳烟和CO排放高于100kPa时。EGR使燃烧温度和压力下降;100kPa时燃烧始点比81kPa提前。