某款柴油发动机燃烧噪声优化

在发动机怠速工况点,研究了共轨压力、预喷射、主预喷量、预喷间隔和喷提前角等燃油喷射控制参数对噪声、烟度等影响规律,确定了标定策略优化的方向。为综合平衡燃烧噪声、排放水平和燃油经济性等指标,在发动机性能台架完成了ECU标定模型DOE优化,针对不同区域标定了不同的燃油喷射规律,形成了新版的ECU数据。完成ECU重新标定后,在发动机半消声室内进行噪声测试,测试结果表明优化后发动机燃烧噪声降低了0.5-2 dB(A),发动机噪声降低了1.4-2 dB(A)。     

预喷射与轨压参数对电控柴油机怠速噪声的控制研究

针对空间雾化燃烧系统式的直喷式乘用车电控柴油机的怠速噪声大的问题,经过了试验测试研究,确定了改变燃油喷射系统电控参数改善柴油机怠速噪声的方法,并提出了两种解决措施:一是采取预喷技术,使缸内燃烧得到平稳连续,降低瞬间缸内压升率;二是在具有预喷情况下,尽量降低轨压,加大喷油脉宽,缩短滞燃期,同样使缸内压升率降低.试验表明,这两种方法对于改善柴油机的燃烧噪声比较明显,能有效降低柴油机的怠速噪声.     

预喷射相位对柴油发动机燃烧及碳烟排放的影响

以某高压共轨柴油发动机为样机,研究了改变预喷射相位对柴油发动机在特定转速下的燃烧性能影响。研究表明,增加预喷相位能改善发动机的低温冷起动性能,预喷相位直接影响到发动机的工作粗暴程度;发动机转矩随着预喷相位和负荷的增加而增加,过大的预喷相位会让转矩下降;随着预喷相位的增加,燃油消耗率先降低后增加;发动机在中低负荷时,排放中的烟度随着预喷相位的增大呈现先增大后减小的趋势,在高负荷时,排放中的烟度随着预喷相位的增加而逐渐减少。     

喷油参数对发动机怠速工况噪声与声品质的影响

以某4缸柴油机为研究对象,选取怠速工况进行噪声试验。首先研究了主喷正时、预喷间隔和预喷油量对发动机声压级及声品质参数的影响,并对不同喷油参数下的燃烧过程进行了分析。随后对该发动机怠速工况进行了噪声品质优化。试验结果表明,不同喷油参数对发动机声品质具有较大影响。响度的变化趋势与声压级基本相同。通过优化燃烧过程,降低发动机高频振荡与循环波动,可以有效降低声品质尖锐度与粗糙度,但波动度几乎不受影响。最后对怠速工况发动机声品质进行多参数优化,在保证发动机排放性能的同时声品质较原机明显提高。尖锐度由1.747acum降低至1.709acum,较原机降低约2.1%。粗糙度由0.748asper降低至0.639asper,较原机降低14.8%。     

喷油参数对共轨柴油机排放影响的试验研究

针对某款轻型车用柴油机的燃油系统,进行了油嘴伸出量和柴油机燃烧室的匹配选择。试验研究了在转速为1696r·min-1,转矩为146N·m的工况下,轨压、主喷正时、预喷射参数以及EGR对NOx、烟度及燃油消耗率的影响。结果表明:在1.4mm的喷油器垫片下的油嘴伸出量,烟度最好。在试验所研究的工况点下,增大轨压可有效改善燃油雾化特性,使得烟度和燃油消耗率降低,但NOx排放增多;推迟主喷正时可有效降低NOx的排放,这两个喷油参数可作为优化柴油机性能的重要指标。通过试验可知,柴油机存在一个最佳的主预喷间隔;随着预喷油量的增加,烟度和燃油消耗率逐渐增加,NOx呈现先减少后增加的趋势;EGR阀开度的增加使NOx明显减少,但EGR阀开度在30%之后,烟度开始明显恶化。     

基于WHTC循环的柴油机瞬态工况烟度排放研究

为了研究电控高压共轨柴油机的瞬态烟度排放,根据环保法规中要求的WHTC瞬态循环,将其转化成试验发动机循环工况。通过运行试验柴油机的WHTC循环试验,分析柴油机瞬态过程中烟度排放过大的原因。基于原因分析,建立瞬态轨压模块进行降烟度排放试验。通过提取WHTC循环片段标定瞬态轨压值进行验证。试验结果表明:通过标定瞬态轨压可以明显降低瞬态过程中的烟度排放,发动机整个WHTC循环烟度排放也能明显降低。     

后喷参数对柴油机排放影响的试验研究

以某型高压共轨柴油机作为试验样机,研究了在转速2850r·min~(-1),负荷率为75%的工况下,轨压、主喷正时、后喷油量及主-后喷间隔角对柴油机烟度、NO_x排放及燃油消耗率的影响。结果表明:较大的轨压可以降低烟度和燃油消耗率,而推迟主喷正时可以明显降低NO_x排放量;随着后喷油量的增加,NO_x排放逐渐降低,燃油消耗率逐渐增大,CO、HC和烟度排放呈现出先降低后上升的趋势;随着主-后喷间隔角的增大,NO_x排放逐渐降低,CO、HC排放和燃油消耗率逐渐增大,烟度排放呈现出先降低后上升的趋势;与单次喷射相比,引入后喷射能使NO_x和烟度的排放均有所降低,但燃油消耗率会有所增加;采用合理的后喷射参数可以实现柴油机排放和燃油消耗率的折中优化。     

预喷参数对柴油引燃天然气双燃料发动机性能影响的试验研究

在一台由柴油机加装天然气供给系统改装而成的双燃料发动机上进行试验,分别探讨了预喷正时和预喷油量对柴油引燃天然气双燃料发动机燃烧和排放性能的影响。结果表明:随着预喷提前角的增大,热值折合油耗先减小后增大,最大压力升高率呈现下降-上升的趋势,爆压减小。同一预喷时刻,预喷油量增大,最大压力升高率和爆压增大,热值折合油耗先减小后增大。随着预喷提前角的增大,NOx、HC、CO和CH4比排放均减小。同一预喷时刻,随着预喷油量的增加,NOx比排放增大,HC、CO和CH4比排放减小。碳烟排放随预喷提前角的增大而略微下降,随预喷油量的增大而增大。     

高压共轨柴油机预喷射标定试验研究

以配备Bosch第2代高压共轨燃油喷射系统的柴油机为基础,运用INCA5.4在线标定软件和ES590等,对柴油机进行了预喷射的在线标定。根据优化的喷射策略,开展了预喷射对柴油机整机性能影响的试验研究。结果表明,预喷射在柴油机怠速时可以有效降低发动机噪声,与无预喷射方式相比,有预喷射方式的燃油消耗率略有升高。     

大负荷下柴油-天然气双燃料发动机燃烧特性数值模拟

为提升柴油-天然气双燃料发动机在大负荷工况下的动力性、经济性和排放性等多种性能,利用某商用软件建立发动机三维气缸模型,探究了二次喷油策略下柴油的喷射时刻对发动机燃烧与排放的影响。研究表明,一定范围内较早的主、预喷时刻可以提高发动机的缸温、缸压、IMEP、燃烧效率等参数,使燃料燃烧更加充分,缸内温度分布更加均匀,并能实现较高的热效率和较低的排放。但是过早的主、预喷时刻会导致燃烧不充分,燃烧效率降低、发动机的性能减弱并产生大量废气等负面影响,由此可见,大负荷下适当提前引燃柴油的喷射时刻可优化燃烧,降低大负荷工况下的爆燃倾向,提高发动机的动力性和经济性,稳定燃烧过程。     

国六轻型柴油机PN排放试验研究

为探究国六柴油机PN排放的影响因素,本文以某国六轻型柴油机为研究对象,研究万有工况PN原排的分布特点,以及主喷提前角、轨压、预喷、近后喷、EGR率、进气节流阀开度等参数对单一工况PN原排和WHSC循环PN排放的影响;同时还研究了PN排放和NOx排放之间的相关性。研究结果表明：(1)万有工况,随着转速增大,PN排放整体上呈上升的趋势,随着扭矩的升高,PN排放呈降低的趋势;(2)主喷提前角、轨压、EGR率对PN排放的影响较显著;而预喷间隔角、预后喷油量对PN排放影响较小;(3)PN比排放与NOx比排放存在此消彼长的Trade-off关系,并且存在一个拐点,当NOx比排放低于拐点后,PN比排放会大幅度上升。(4)对于WHSC循环,增加主喷提前角与轨压可以较大程度降低PN排放,但NOx排放会增加明显。     

基于层次分析法的柴油机瞬态工况性能优化

采用层次分析法对一台工程机械用柴油机从怠速加速到目标工况的典型瞬态工况过渡参数进行了优化。选择合适的过度时间与烟度限值组合方案,使经济性和排放性综合较优。结果表明:以油耗和NO_X排放为优化目标,过渡时间选为10s、烟度限值+10%,油耗和烟度相比原机分别降低3.1%和12.5%,NO_X排放不变;以油耗和烟度为优化目标,过渡时间选为3s,烟度限值+10%,油耗、NO_X排放和烟度相比原机分别降低9.0%、1.4%和10.7%。     

基于PCCI燃烧模式下的工况扩展实现途径及参数耦合关系

压燃式发动机燃烧过程和排放直接受到燃烧室内燃油与空气的空间与时间分布状况影响,而油气混合的状况与燃油喷射参数息息相关。燃油喷射参数是燃烧边界条件的一部分,因此燃油喷射参数的优化是实现优化燃烧进程,降低NOx和Soot等排放不可缺少的手段之一。利用发动机燃油喷射参数实时控制系统试验研究了燃油喷射参数对压燃式发动机燃烧及排放的影响规律。同时结合燃料特性与燃油喷射参数藕合对压燃式发动机预混合压缩着火燃烧过程的影响,探索燃料特性与燃油喷射参数协同控制实现压燃式发动机高效清洁预混合压缩着火燃烧的潜力。     

喷油策略及EGR对生物柴油发动机污染物排放的仿真研究

选取4100QBZL柴油机,燃烧B20生物柴油混合燃料,以预主喷间隔、预喷持续期、EGR质量分数为研究对象,采用AVLFIRE软件进行仿真模拟,用正交试验找出最佳优化组合。结果表明:三个因素对NOX和Soot排放的影响主次顺序为:EGR质量分数、预喷持续期、预主喷间隔;将三个因素进行优化组合并改进可以达到同时降低NOX和Soot的目的。     

预喷射对柴油机排放性能的仿真研究

以某四缸电控高压共轨柴油机为研究对象,利用GT-Suite软件建立整机仿真模型,对不同喷射策略进行仿真计算,研究了预喷量和预喷-主喷间隔对NOx和碳烟排放的影响。仿真结果表明,预喷射与单次喷射时相比,设置合理的预喷-主喷间隔和预喷量能够降低NOx和碳烟的排放。随着预喷-主喷间隔增大,NOx排放逐渐减低,但过大的预喷-主喷间隔使NOx排放增加。同时随着预喷-主喷间隔增大,碳烟排放逐渐减低。随着预喷量增大,NOx排放增加,同时碳烟排放降低。该仿真研究对进一步优化预喷方案具有借鉴意义。     

预喷射技术对生物柴油发动机热性能的优化

利用GT-suite软件对某柴油机燃用生物柴油在特定工况下采用预喷射方案缸内工作过程进行了数值计算，测定了不同掺合比生物柴油理化特性，分析了不同掺合比、预喷量和预喷-主喷间隔对燃烧过程的影响。研究结果表明，柴油机扭矩随着生物柴油掺合比增大而下降；在主喷角不变时，不同掺合比生物柴油对应主喷阶段放热率变化较小；相同预喷-主喷间隔和掺合比生物柴油时，随着预喷量增加，预喷阶段放热率峰值增大，主喷射阶段放热率峰值降低且前移；相同主喷角和掺合比生物柴油时，不同预喷-主喷间隔生物柴油放热率曲线形状趋于一致，预喷阶段放热率随着间隔角增大而前移。预喷射能有效地降低发动机排放，综合扭矩、放热率与排放值确定B5-5%-20方案为改善该柴油机在2200r·min^-1工况下最优预喷射方案。     

基于模型的共轨柴油机主喷油量控制算法研究

针对目前高压共轨柴油机电控系统开发周期较长以及开发成本较高的问题,通过研究基于模型的软件开发流程,在Matlab/Simulink环境下建立了高压共轨柴油机主喷油量控制算法模型,其中包括烟度限值控制模型、启动油量控制模型、怠速油量控制模型、怠速PID控制模型以及油量脉宽转换模型;对控制算法模型的关键MAP图进行了标定以验证该控制算法模型的有效性,并在使用INCA标定软件建立监控和标定的发动机试验台架上进行了一系列试验。试验结果表明,发动机启动过程迅速,且正常工况下转速稳定,并能根据环境情况和发动机的当前需求自动调节目标油量;该控制算法能够较好地满足发动机起动、怠速以及正常工况的控制需求。     

缸内直喷汽油机冷启动燃烧与排放光学试验研究

结合光学单缸机和激光诱导荧光测量技术对直喷汽油机冷怠速工况缸内油气混合与燃烧过程进行了可视化试验研究。试验采用了屋脊形透明缸套和双侧激光,利用统计图像评估方法得到了缸内混合气浓度和燃烧火焰分布图像,通过缸压传感器和燃烧分析仪对燃烧稳定性进行了分析,采用废气分析仪和光学传感器分别对碳氢和碳烟排放进行了分析评估。研究表明：燃烧稳定时燃油与缸套碰壁是碳氢排放产生的主要原因,碳烟排放则主要由活塞顶部燃油碰壁造成;适当推迟第二次喷油时刻有利于点火时刻火花塞附近稳定浓混合气的形成,继而提高燃烧稳定性,同时减少碳氢排放,过迟喷射会导致碳烟明显增加,过早喷射会造成缸内失火,碳氢排放增加。     

预喷参数对轻型车用高压共轨柴油机振动影响

以某一轻型车用四缸高压共轨柴油机为研究对象，研究了预喷参数对柴油机整机振动的影响。在不改变柴油机零部件的前提下，改变预喷油量和主、预喷时间间隔，对比分析各参数下柴油机整机的振动情况。试验结果表明：随着预喷油量的增加，整机振动变大。怠速工况下预喷对整机振动影响更为明显。预喷油量的确定必须要由主、预喷时刻以及循环喷油量共同决定才能实现减振；存在最佳主、预喷时间间隔使整机振动最小，并且这一时间间隔与喷油量及主喷时刻相关。     

某重型柴油机燃烧室形状研究

本文针对某重型柴油机,利用燃烧仿真软件FIRE建立了三维数值模型,根据试验数据完成数值模型标定,在原机传统ω型燃烧室形状基础上,从燃烧理论出发优化设计新的燃烧室型线方案,提出了阶梯式燃烧室方案,并完成试验验证。经试验验证,阶梯式燃烧室与传统ω型燃烧室相比,柴油机外特性油耗比降低,滤纸烟度也有较大改善,与仿真预测结果基本一致。为通过优化燃烧系统达到改善柴油机经济性、动力性及排放指标的研究提供参考。