大缸径船用柴油机部分预混压燃的试验研究

以某中速船用柴油机为研究对象，试验研究了基于两次喷射技术对于船用柴油机性能和燃烧特性的影响。结果表明，基于两次喷射技术可以实现大缸径船用柴油机PPCI燃烧模式，两次喷射的预喷正时、预喷油量及燃油喷射压力对于PPCI燃烧过程有明显影响。通过两次喷射策略在单缸机试验研究，可以确定适用于大缸径船机的PPCI燃烧的燃油喷射控制策略：在Pe0.3MPa下，采用喷射压力105 MPa +预喷时刻20°CA BTDC +预喷油量20%，在Pe0.6MPa时，喷射压力120 MPa +预喷时刻35°CA BTDC +预喷油量28%的喷油策略，可以实现较为理想的部分预混均质压燃PPCI燃烧，燃油消耗率可改善3.1%~6.2%，soot排放降低51%~62%，压升率降低58~70%。本文研究为船用柴油机满足未来EEDI法规及低噪声设计提供有效支撑。     

正庚烷/生物柴油双燃料的部分均质压燃燃烧

研究了气口喷射正庚烷、缸内直喷生物柴油的部分均质充量压缩着火(HCCI)燃烧的燃烧特性和排放特性.研究表明,整个燃烧过程旱现三阶段放热模式.随着正庚烷预混合比例的增加,第一阶段和第二阶段最大放热率呈线性增加,从而导致生物柴油着火时的温度和压力明显上升.预混合正庚烷的引入使得放热中心时刻和放热结束时刻明显提前,燃烧持续时间缩短.至于排放方面,预混合比例的增加会引起CO和HC排放的增加,并且增加幅度逐渐减小;在中小当量比下,预混合比例增加会使得NOx排放线性降低,但是对碳烟排放却几乎没有影响;在较大当量比下,预混合比例增加可以使得NOx和碳烟排放同时大幅度下降,并且在20%～25%之间可以得到最佳的NOx和碳烟降低效果.     

乙醇/生物柴油双燃料发动机燃烧过程与排放特性的研究

研究了气口预喷射乙醇、缸内直喷生物柴油双燃料系统的燃烧特性和排放特性.研究表明,随着乙醇预混合比的增加着火时刻推迟,峰值放热率增加.在较小的总当量比下,峰值放热率增加幅度不大,最大气缸压力和最高温度降低,放热结束时刻差别较小.在较大的当量比下,燃烧持续时间拉长;但随着乙醇比例的增加峰值放热率增加很快,放热结束时刻显著提前,最大压力升高率在预混合比例为20%～40%的某点达到极值,此时热效率最高.乙醇的加入使得HC和CO排放明显增加,但是却使得Nox和碳烟排放同时大幅度下降.在1 800 r/min的各种负荷下,Nox和碳烟排放相对纯生物柴油降低35%～85%.     

正庚烷HCCI燃烧过程的数值模拟及试验研究

结合详细化学动力学机理，运用最新的CHEMKIN—Ⅳ化学动力学软件包中的IC enginc模块模拟了正庚烷的HCCI燃烧过程。并在一台高速四缸柴油机上进行了单缸正庚烷HCCI燃烧试验。分别从理论和试验上研究了正庚烷的HCCI燃烧过程以及各种参数变化对燃烧过程的影响，研究表明：正庚炕燃烧过程由低温反应和高温反应两阶段组成，NC7KET裂解生成OH是低温阶段最重要的反应，高温阶段着火是由H2O2裂解所触发的，低温阶段着火对高温阶段着火起着关键作用；各种参数的变化会导致燃烧过程的显著变化。     

高速柴油机复合式减振器的试验研究

为了详细考察复合式减振器的减振效果,设计了一种可调频的动力吸振器,在一台直列6缸车用柴油机上进行了试验。研究中开发了轴系的扭、纵、弯三维振动的测试装置,测量了动力吸振器在几个主要弯曲调谐频率下曲轴前面自由端的三维振动,并与原机进行了对比。通过对试验结果的分析,发现采用匹配合适的弯曲减振器能够有效降低曲轴的弯曲振动,抑制曲轴的纵向振动。     

乙醇-柴油混合燃料的理化特性研究

对乙醇-柴油燃料直接影响发动机性能和燃料的使用、存储和运输的几种基本物理化学性质进行了研究。通过对不同比例(乙醇含量分别0．2％、0．5％、1％、2％、5％、10Yoo、15％、20％、25％、75％)的混合燃料的密度、粘度、闪点、表面张力、十六烷值、稳定性和磨损性等理化性质的测试和研究，总结出了乙醇含量对混合燃料物性参数的影响规律，归纳出各种参数随温度变化的规律。以密度为特征参数，拟合出混合燃料粘度、表面张力随密度变化的关系，得到了具有较高精度的乙醇一柴油混合燃料的理化特性经验关系式。     

活性添加剂对高辛烷值燃料HCCI着火时刻与燃烧速率的影响

为研讨活性添加剂过氧化二叔丁基(DTBP)对高辛烷值燃料以HCCI燃烧模式运行时的放热率特征、着火时刻、燃烧持续期和排放特性的影响，在一台单缸发动机上，在辛烷值为90(RON90)(90％的异辛烷和10％的正庚烷)的混合燃料中加入不同比例(0～4％)的DTBP，考察5种燃料在1800r／min下不同负荷时的燃烧特性和排放特性．实验结果表明：RON90中没有添加剂时，只能在高温、高负荷下才能以HCCI燃烧模式运行；在其中加入少量的DTBP后，RON90实现HCCI燃烧的工况范围向低温低负荷下大幅度拓展．各种燃料的HCCI燃烧冷焰反应发生在850K左右，到950K结束，进入负温度系数区(NTC)，在1125K左右突破NTC区而发生热着火．随DTBP含量增加，系统温度达到冷焰反应和热焰反应的化学时间尺度缩短，因此着火时刻提前，燃烧持续期缩短，特别是提高了低负荷下的燃烧速率．添加剂使各种当量比下未燃碳氢(UHC)和一氧化碳(CO)排放显著改善，NOx排放也保持在很低的水平．     

多段喷射对低速二冲程船舶柴油机燃烧与排放的影响

使用CONVERGE2.3对一台EX340EF-UA二冲程船机建立了三维模型,通过数值模拟研究了75%负荷工况时多段喷射对船机燃烧与排放的影响.模拟结果与实验数据有较好的吻合.模拟结果显示,顺序喷射使NO_x排放减少,燃油消耗率略有增加,碳烟排放随着顺序喷射间隔的增大而增大.小主预喷间隔匹配合适的预喷率易获得较低的NO_x排放,大主预喷间隔匹配合适的预喷率易获得较低的燃油消耗率.采取合适的主预喷间隔和预喷量可以实现NO_x排放和燃油消耗率的同时降低.     

煤油掺混乙醇燃料的喷雾特性试验研究

燃料的喷雾特性对其燃烧及排放性能有重要影响.因此在定容弹中利用多孔喷油器试验研究了纯煤油及煤油掺混30%和50%乙醇混合燃料在环境温度为289.15 K,环境压力为0.1 MPa下,喷射压力分别为6 MPa、8 MPa和10 MPa时的喷雾特性.结果表明:随乙醇比例增加,混合燃料的贯穿距变化不明显,喷雾锥角和喷雾面积均先增加后下降;随喷油压力升高,乙醇/煤油混合燃料的贯穿距和喷雾面积均增加,但喷雾锥角几乎不变.此外,喷射压力的增加对纯煤油喷雾特性的影响逐渐减小,却对乙醇/煤油混合燃料喷雾特性的影响逐渐增大.