新型燃烧模型在柴油机燃烧模拟中的应用（下）

将每个计算单元分为燃料区、空气区和混合区3个区域,在火焰传播方向上又将每个区域分为已燃区和未燃区,建立了柴油机的三区相关火焰燃烧模型,利用该模型对超多喷孔柴油机和传统柴油机缸内燃烧过程进行三维数值模拟,不仅得到了与试验值相符的气缸压力、NOx和SOOT排放量等结果,而且获得了柴油机缸内混合气的浓度场、温度场、NOx质量分数、SOOT质量分数分布等三维结果,三维结果很好地解释了超多喷孔柴油机的低排放的形成机理。     

新型燃烧模型在柴油机燃烧模拟中的应用（上）

将每个计算单元分为燃料区、空气区和混合区3个区域,在火焰传播方向上又将每个区域分为已燃区和未燃区,建立了柴油机的三区相关火焰燃烧模型,利用该模型对超多喷孔柴油机和传统柴油机缸内燃烧过程进行三维数值模拟,不仅得到了与试验值相符的气缸压力、NOx和SOOT排放量等结果,而且获得了柴油机缸内混合气的浓度场、温度场、NOx质量分数、SOOT质量分数分布等三维结果,三维结果很好地解释了超多喷孔柴油机的低排放的形成机理。     

非道路柴油机进气及喷油系统的虚拟优化匹配

采用三维计算流体力学（CFD）技术模拟了柴油机的进气、压缩、喷雾和燃烧过程,通过组合不同的进气涡流和喷油嘴方案找出各自对柴油机排放的影响,结果表明,降低进气涡流,提高流量系数;减小喷油器安装倾角,缩小喷孔孔径,推迟喷油提前角可以实现NO排放和SOOT排放的全面降低。此外,对2款单缸柴油机的喷油嘴互换性也进行了适当的分析。     

自主共轨系统在CA4DC柴油机上的应用研究

对CA4DC柴油机的燃油系统进行了国产化研究：沿用原机的进气道和燃烧室方案,采用6×Φ0.14 mm喷油嘴方案,并匹配自主研发的高压共轨燃油喷射系统,通过对控制参数的详细标定,发动机外特性试验及负荷特性试验结果表明,匹配自主共轨系统的发动机完全满足国3排放标准。     

燃烧室形状对柴油机燃烧和排放影响的数值研究

对相同压缩比的3种燃烧室进行了三维数值计算,分析了燃烧室形状对柴油机燃烧过程、NOx和soot在缸内的分布区域形成的原因,进一步用Φ-T图研究了3种燃烧室在不同时刻对NOx和soot的影响。结果显示：敞口燃烧室更有利于混合气的形成和燃烧,NOx和soot排放低于直口和缩口燃烧室。     

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。     

柴油机超多喷孔预混合燃烧研究（上）

针对批产的CA6DF柴油机,设计了一种具有低压缩比和较大口径的直口型燃烧室、具有高涡流比的进气道和能够实现高EGR率的冷EGR系统,还设计了具有上下2层喷孔的超多喷孔油嘴,这种喷油嘴的上下2束喷雾相互交叉在燃烧室空间形成干涉,并采用高压共轨喷油系统替代机械直列式喷油系统,以有利于实现一种新的低温预混合燃烧,从而达到同时大幅度降低NOx和碳烟排放的目的。综合分析大量试验结果表明,该柴油机在从怠速到标定转速各转速（1 430 r/min除外）所对应的外特性全负荷50%的负荷以下实现了较理想的低温预混合燃烧,NOx和碳烟排放下降幅度均在50%以上,很多工况降幅达80%-90%,且燃油消耗率（BSFC）保持基本不变。特别在低负荷工况,由于过量空气系数高,实现了较理想的稀薄均匀混合气的预混合燃烧,因此即使在非常高的EGR率下BSFC还是与原机相当、有的工况还有所下降。     

柴油机超多喷孔预混合燃烧研究（下）

针对批产的CA6DF柴油机,设计了一种具有低压缩比和较大口径的直口型燃烧室、具有高涡流比的进气道和能够实现高EGR率的冷EGR系统,还设计了具有上下2层喷孔的超多喷孔油嘴,这种喷油嘴的上下两束喷雾相互交叉在燃烧室空间形成干涉,并采用高压共轨喷油系统替代机械直列式喷油系统,以有利于实现一种新的低温预混合燃烧,从而达到同时大幅度降低NOx和碳烟排放的目的。综合分析大量试验结果表明,该柴油机在从怠速到标定转速各转速（1 430 r/min除外）所对应的外特性全负荷的50%负荷以下实现了较理想的低温预混合燃烧,NOx和碳烟排放下降幅度均在50%以上,很多工况降幅达80%～90%,且燃油消耗率（BSFC）保持基本不变。特别在低负荷工况,由于过量空气系数高,实现了较理想的稀薄均匀混合气的预混合燃烧,因此即使在非常高的EGR率下BSFC还是与原机相当、有的工况还有所下降。     

低压力降辅助燃烧室的理论研究与工程应用

用CFD方法对辅助燃烧室进行了数值模拟,根据数值计算结果对辅助燃烧室内的压力损失情况进行了分析和研究,采用理论分析的方法,设计了一种新式的低压力降辅助燃烧室,通过对不同设计方案的数值计算结果对比,采用最优的方案进行设计制造,产品节能效果十分明显,产生了显著的经济效益和社会效益。     

塔一联含氮天然气对加热炉燃烧的影响

为解决塔河油田注氮开采导致天然气含氮量上升而造成的天然气燃烧炉燃烧过程不稳定的问题,基于数值模拟软件Fluent,对塔一联含氮天然气在加热炉锥形燃烧室中温度场的分布规律及燃烧产物NOx的生成规律进行了研究,并针对塔一联含氮天然气组分的特殊性,分别以燃烧效率、NOx浓度、引燃温度、发热量及沃泊指数为基准,对掺混方案进行计算,并对4种掺混方案进行对比分析。确定选用基于NOx浓度的含氮天然气掺混方案,可保证塔一联含氮天然气燃烧过程燃烧效率、引燃温度、发热量及沃泊指数要求的同时,有效减少氮氧化合物带来的环境污染,具有较强的实际意义。     

电喷柴油机优化燃烧和排放的数值模拟

应用三维CFD模拟软件FIRE,对1台6106柴油机在不同预喷油量,主预喷定时和主预喷间隔的条件下的喷雾与燃烧过程进行了数值模拟。通过分析缸内压力和温度变化以及燃烧产物的质量分数,研究了预喷射参数对燃烧过程及NOx和碳烟的影响。结果表明：采用不同预喷射策略,可有效降低缸内燃烧压力,优化柴油机的排放。随着预喷油量的增加,NOx变化不大,烟度（Soot）逐渐增加;随着预喷定时的提前,Soot生成量变化不大,NOx排放逐渐增加。     

基于SCR技术路线的国Ⅳ柴油机开发’

在一台国Ⅲ电控重型柴油机上进行了基于自主电控共轨燃油系统、自主选择性催化还原（SCR）技术的国Ⅳ柴油机开发,系统研究了燃油系统、进排气系统、SCR系统等对柴油机性能和排放的影响,研究结果表明：通过优化增压系统参数,采用高轨压和小孔径喷嘴,在爆压限值条件下调整喷油定时,柴油机比油耗和烟度较原机大幅改善,SCR喷射系统在当量比接近1时,NO。转换效率达到80％以上。循环测试结果表明：通过对燃烧系统和喷油控制参数的综合优化,并采用自主SCR系统,柴油机气体排放（N0,,Hc和cO）和颗粒（PT）排放可以达到国IV排放标准要求,加权比油耗较原机大幅改善。