自主电控高压共轨柴油机冷起动控制策略研究

为了解决6DF2柴油机冷起动困难的问题,用自主开发的电控高压共轨系统取代原机所用的机械泵系统,并设计了起动控制策略,主要包括对主喷及预喷油量,主喷及预喷定时以及起动轨压的控制。试验结果表明,采用自主高压共轨系统及以上控制策略能在不增加任何硬件设备的基础上大幅提高6DF2柴油机的冷起动性能,满足实际车用柴油机的使用要求。     

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。     

早喷和晚喷对柴油机低温预混合燃烧的影响

阐述了柴油机低温预混合燃烧主要评价方法和考察指标,运用试验数据分析了低转速低负荷工况喷油定时对发动机排放、缸内压力、有效热效率、燃烧稳定性、预混合期等低温预混合燃烧参数的影响,综合考虑这些影响因素和收益函数,得到了最优喷油定时.最后,对最优喷油定时工况点进行了三维模拟计算,利用模拟计算结果得到T-ψ图对低温预混合燃烧的程度进行了直观的评价分析,为低温预混合燃烧喷油策略优化提供了数据支持.     

DOC/SCR对聚甲氧基二甲醚/甲醇双燃料发动机NOx排放的影响

为了控制双燃料发动机的NOx排放,采用电控共轨柴油机在缸内直喷聚甲氧基二甲醚(PODE)引燃甲醇预混气,实现双燃料燃烧模式.采用傅里叶变换红外光谱多组分测量技术,研究了柴油机氧化催化转化器(DOC)和选择性催化还原(SCR)催化转化器对PODE/甲醇双燃料发动机燃烧NOx排放的影响规律.结果表明:随着甲醇比例的增加,低...     

提质生物质热解油的燃烧与排放特性

将生物质热解油提质后的精制生物油按5%、10%和15%的体积比加入柴油中,配制混合燃料B5、B10和B15。在发动机不同负荷工况下,考察了精制生物油比例对混合燃料的当量比燃油耗、有效热效率、气缸压力及尾气排放等特性参数的影响。结果表明：在额定转速25%负荷时,随着精制生物油添加比例增加,柴油机燃用混合燃料的当量比燃油耗升高,有效热效率降低,排气温度依次升高;在额定转速100%负荷时,随着精制生物油添加比例增加,混合燃料燃烧时缸内最大爆发压力依次下降,瞬时放热率峰值依次升高,燃烧始点滞后角度逐渐增加;此外,HC、CO和烟度排放均略有增加,但NOx排放略有减少。在小负荷工况下4种燃料HC和CO排放差异较大,因为该工况下更容易形成HC和CO;而大负荷工况时不同燃料的NOx和烟度排放差异更大。     

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。     

装有压电执行器的柴油机预喷射系统的发展

为了改善柴油机的燃烧，开发了一种装有压电执行器的预喷射系统，它能使喷油泵高压腔内产生瞬时降压。本文首先讨论了执行器的特性和电子控制。然后描述了装有预喷系统的柴油机其ＮＯｘ排放和燃烧噪声的减少，以及冷起动性能的改进。     

喷油参数对PODE、DMC掺混柴油燃烧和排放特性的影响

以柴油中添加相同氧含量(质量分数6.26%)的聚甲氧基二甲醚(PODE)和碳酸二甲酯(DMC)为研究对象,对比研究了柴油以及添加酯类和醚类燃料的柴油在不同喷油压力和主-预喷间隔角条件下的燃烧和排放特性。结果表明：随着喷油压力增大,柴油、PODE/柴油、DMC/柴油燃料的总碳氢化合物(THC)和碳烟排放降低,总颗粒物的质量浓度降低,颗粒物几何平均直径(GMD)减小;纯柴油和PODE/柴油的CO排放量先升高后降低,而DMC/柴油的CO排放量先降低后升高;随着主-预喷间隔角的增大,3种燃料的碳烟排放降低,CO和THC排放量增加,颗粒物GMD减小,颗粒物的质量浓度降低。PODE和DMC 2种含氧燃料的加入能有效降低柴油碳烟排放,但随着喷油压力升高或主-预喷间隔角的增大,碳烟排放降低的潜力变小;其中PODE具有同时降低NO_x和碳烟的潜力,但添加DMC会使NO_x排放略有增加。     

掺混比对异丁醇-柴油混合燃料性能的影响

在1台增压中冷高压共轨柴油机上,试验探讨了异丁醇-柴油不同掺混比的混合燃料对发动机燃烧过程及性能的影响。结果表明:相同负荷率下,掺混异丁醇降低了燃料热值,发动机燃油消耗率增加;柴油掺混异丁醇后,含氧量增加,可有效抑制碳烟排放,但十六烷值降低。重型柴油机稳态测试循环(ESC-13工况)加权比排放测试发现,掺混10%异丁醇的柴油燃烧产生的微粒比排放最低;同转速小负荷工况下,加大异丁醇掺混比后,混合燃料增高的汽化潜热和低十六烷值共同引起滞燃期延长,使缸内温度降低,CO、HC及微粒排放增加;而大负荷工况下缸内燃烧高循环热量可有效抑制这一趋势,除NOx排放外,其余有害物比排放降低。     

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。     

喷油参数对PODE/柴油混合燃料燃烧污染物排放的影响

以柴油(P0)、聚甲氧基二甲醚(PODE)/柴油混合燃料(P10和P20)为对象,在高压共轨柴油机上,考察其在不同喷油压力和喷油正时下的燃烧排放特性及颗粒物排放规律.结果表明:随混合燃料中PODE体积分数的增加,燃料燃烧缸内压力和放热率峰值有所降低;随着喷油压力的提高,3种燃料的CO、碳氢化合物(HC)和烟度排放均明显...     

模拟高原环境下无灰助燃剂对柴油机性能的影响

在大气模拟试验装置上进行了模拟高原环境下柴油机燃用0号柴油和添加无灰助燃剂燃油（1号柴油）的发动机台架试验,通过测试功率、燃油消耗率、碳烟等有害物质排放量来评价柴油添加剂节能减排功效。结果表明,柴油机在模拟海拔3 000 m气压（70 kPa）条件下,与燃用0号柴油相比,燃用1号柴油时发动机输出功率升高,燃油消耗率及CO、HC、碳烟排放量降低,NOx排放量略有增加。添加无灰助燃剂可有效提升柴油机的动力性、节省燃料和降低排放,改善发动机的高原适应性。     

柴油机燃用生物柴油的碳烟排放模拟

开展柴油机燃用生物柴油时碳烟生成量的研究,基于广安碳烟模型提出一种计算生物柴油的碳烟排放公式。以实测示功图作为输入数据,结合喷雾与空气卷吸子模型、油滴蒸发燃烧子模型、传热子模型以及广安博之碳烟子模型,建立柴油机燃用生物柴油时碳烟排放准维预测模型,计算柴油机燃用生物柴油时碳烟生成量。结果表明,十三工况的计算值与试验实测碳烟排放量吻合,该模型适用于工程上含氧燃料的碳烟排放模拟。与柴油相比,由于柴油机燃用生物柴油时着火时刻提前,较早地达到碳烟生成的触发温度,燃烧开始阶段生成碳烟增加;但是由于生物柴油属于含氧燃料,其峰值和最终排出量都比柴油低大约50％。     

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。     

新规格柴油机油PC—9

将在2002年颁布的最新重负荷柴油机标准PC－9的焦点问题主要集在中3个新台架：Curmmins M11EGR,Mack T-10和Caterpillar 1QEGR,该标准同时也包括了一些模拟评定方法,这些新试验能确保提高发动机和高温和高烟炱工况下的耐久性,新设计的柴油机为了满足日益严格的和法规而采用了延迟喷油（喷油提前角减小）以降低废气中的NOX含量,“紧”的环岸设计以减少燃烧废气中的颗粒,这些措施都促进了发动机内烟炱的产生,针对这种情况推出的PC－9重负荷柴油机是目前发展最完善的柴油机标准,采用了低硫和正常含硫两种燃烧进行试验。