负荷对柴油机微粒捕集器再生的影响

分别在柴油机25%、50%、75%、100%负荷下,对柴油机微粒捕集器(DPF)进行了PM采样试验。以氧气为气源,利用自行设计的低温等离子体(NTP)喷射系统,对采样后的DPF进行再生试验。通过测量再生产物中碳氧化物(CO_x)体积分数的变化,分析了柴油机负荷对PM分解和DPF再生的影响。研究结果表明:随着负荷的增加,CO物质的量先减小后趋于平稳,CO_2物质的量呈先增大后减小的趋势;当负荷为50%时,CO_x物质的量较大,PM被氧化分解的量较多,DPF的再生效果较好。NTP活性物质对柴油机中等负荷下PM的氧化分解能力较为显著。     

基于热管技术的柴油机燃油加热系统性能分析

为了充分利用发动机尾气余热能量,并解决冬季柴油机难以起动的问题,设计了一套冬季柴油机燃油加热快速起动系统。在利用副油箱低标号燃油起动后,将柴油机尾气余热热量通过不锈钢-钠钾合金热管由排气管引至燃油,以实现对油箱中高标号燃油加热。通过台架试验,讨论了某6缸柴油机的余热特性及柴油机可利用尾气余热回收潜力,并在此基础上对热管工作特性进行了试验分析。研究结果表明:在柴油机全工况范围内,排气温度范围为440K~800K,柴油机尾气中至少有1/3的余热能可以利用;热管起动时间仅需275s,可以提供的加热温度范围为350K~600K。试验获取了在限定转速下的有效燃油消耗率与燃油温度变化情况,证明了冬季柴油机燃油加热快速起动系统对发动机的经济性有明显的提升。     

催化型柴油颗粒捕集器再生性能的试验研究

为探究催化型柴油机颗粒捕集器(catalytic diesel particulate filter,CDPF)的再生性能,自制了CDPF颗粒加载装置,通过模拟气试验平台研究了炭载量、再生温度及气体流量对CDPF再生性能的影响,并对其再生效率、再生效能比、最高温度及最高温度梯度性能指标进行评价。试验结果表明:CDPF再生过程主要有两个阶段,第一个阶段主要发生在250~400℃之间,为低温长时间再生阶段;第二个阶段主要发生在500~600℃之间,为高温短时间再生阶段。当再生温度为350℃、气体流量为200mL/min时,3.2g/L、5.0g/L和7.0g/L 3种炭载量下的最高温度梯度均达到最小,分别为2 737.5℃/m、4 387.5℃/m和3 837.5℃/m。其再生效率在再生温度为250℃时均约为6.0%,而在550℃时均达到85.6%。当炭载量为5.0g/L,再生温度为500℃和550℃,气体流量为300mL/min时,最高温度、最高温度梯度及再生效率均达到最大,再生效能比随气体流量的增大从4.6×10-5 J-1下降到1.8×10-5 J-1。     

代用燃料在柴油机中的应用研究

本文对植物油,生物柴油,乳化油,乙醇/柴油等的制备和理化特性进行了研究.通过柴油机台架试验,研究了柴油机燃用生物柴油、乙醇/柴油、微乳燃油的排放特性.对比试验表明:生物柴油CO,碳氢(HC)和颗粒物(PM)的比排放下降幅度分别为34.6％,40.2％和28.9％,但NOx比排放增加了6.63％;柴油机燃用乙醇/柴油时,...     

同时催化去除柴油机微粒和NO_x的试验研究(2)

通过在γ Al2O3小球和柴油机微粒过滤器(DPF)上涂覆复合金属氧化物催化剂Cu0.95K0.05Fe2O4和La0.9K0.1CoO3,利用程序升温反应(TPR)技术,对同时催化去除柴油机微粒(PM)和NOx反应进行了试验研究。研究结果表明,La0.9K0.1CoO3催化剂比Cu0.95K0.05Fe2O4催化剂具有更高的同时去除PM—NOx的催化反应活性。在低负荷下,柴油机的PM由于SOF含量多而使NOx降低的幅度比高负荷下的大,其燃烧温度也比高负荷下的低。同时,NO和O2的共存促进了PM的氧化燃烧。另外,PM和催化剂之间"松接触"的催化活性要比"紧接触"低。     

缸盖涡流比对柴油机性能的影响

为提高柴油机制造精度和生产一致性,基于缸盖涡流比设计标准及生产一致性控制方法,进行生产调查,研究缸盖涡流比生产一致性真实分布;通过仿真研究分析缸盖涡流比对柴油机性能的影响,并进行台架试验验证,确定涡流比的最优设计。结果表明：涡流比为1.1～1.3对NO_x比排放、483烟度比排放和燃油消耗率的影响均较小,可以保证发动机可靠性、性能和排放均满足要求。     

VGT对高压共轨EGR柴油机性能影响的试验研究

进行了可变几何面积增压器(VGT)与某轻型柴油发动机的匹配试验研究。在稳态工况下,系统研究了VGT开度对EGR柴油机的性能影响规律。研究表明,通过调整VGT的叶片位置可以在保证较大空燃比的前提下实现较为理想的EGR率,从而达到降低NO_x与PM的目的;合理的分配VGT叶片开度,可有效降低柴油机的油耗水平。     

柴油硫含量对排放特性的影响

为制订与我国第四阶段排放法规相适应的车用柴油标准,进行了在满足欧-Ⅳ排放法規的高压共轨增压中冷柴油机上使用不同硫含量柴油的试验研究,并根据文献调研和试验结果预测了硫含量对柴油机一次、二次硫酸盐排放量的影响.结果表明:柴油机硫酸盐和气态SO2排放量均随硫含量上升而线性增加,硫含量500gg/g柴油ESC循环硫酸盐排放量占欧-Ⅳ.法規PM限值的40%;硫至硫酸盐转化率为1%～2%;硫含量对柴油机动力性、经济性、非硫排放物和缸內燃烧过程基本无影响.     

BFM1015柴油机气缸盖的改进设计和试验研究

建立了BFM1015柴油机气缸盖进气道和冷却水腔的改进设计模型,对进气道的流通特性进行了试验对比和冷却水腔的流场分析对比,完成了气缸盖改进模型的砂芯快速成型和铸造加工。在单缸柴油机试验台上对改进设计的新气缸盖进行了试验研究并和原气缸盖的试验结果进行了对比分析。结果表明:安装新气缸盖的单缸柴油机在高转速时燃油消耗率比安装原气缸盖时明显降低,降幅最高达到7g/(kW.h);在相同负荷下,新气缸盖火力面的温度比原气缸盖显著下降,在排气门鼻梁区温度下降最明显,最高下降61.8K;新气缸盖的传热能力比原气缸盖提高约50%。     

船用低速柴油机扫气口结构对涡流比影响数值模拟与试验研究

船用二冲程柴油机扫气过程中的缸内流场直接影响着燃油的雾化情况,进而也对燃烧过程与排放水平有所影响,涡流比是评价缸内流场湍流强度的一项重要指标。本文首先用数值模拟的方法对某型二冲程船用柴油机进行建模,计算得到不同扫气口结构下的扫气过程的涡流比数据。随后,参考相关测试方法,结合相似准则,设计并进行了扫气口稳流试验。试验结果表明,试验能有效评估不同结构扫气口产生缸内流场涡流的能力,且试验结果与数值模拟结果在趋势上符合程度较好。     

同时催化去除柴油机微粒和NOx的试验研究(2)

通过在γ-Al2o3小球和柴油机微粒过滤器（DPF）上涂覆复合金属氧化物催化剂Cu0.95K0.05Fe2O4和La0.9K0.1CoO3，利用程序升温反应（TPR）技术，对同时催化去除柴油机微粒（PM）和NOx反应进行了试验研究。研究结果表明，La0.9K0.1CoO3催化剂比Cu0.95K0.05Fe2O3催化剂具有更高的同时去除PM-NOx的催化反应活性，在低负荷下，柴油机的PM由于SOF含量多而使NOx降低的幅度比高负荷下的大，其燃烧温度也比高负荷下的低，同时，NO和O2的共存促进了PM的氧化燃烧。另外，PM和催化剂之间“松接触”的催化活性要比“紧接触”低。     

喷油嘴喷孔挤压研磨及装机试验分析

为了解决喷油嘴流量低导致的燃油消耗率高和排气温度高等问题,采用KYM-2型喷油孔液体挤压研磨机进行了喷油嘴喷孔挤压研磨试验,并在XCW8200ZC-10型柴油机上进行了推进特性试验。喷油嘴喷孔挤压研磨及装机试验结果表明:挤压研磨压力为7 MPa,挤压研磨时间为20 s时,流量由挤压前的3.380 L/min增加至4.117 L/min,流量系数由挤压前的0.69提高至0.84,流量分散度由挤压前的-6.7%～5.8%缩小至-4.0%～3.5%。在标定工况,挤压研磨后的燃油消耗率比挤压研磨前的低5 g/(kW·h),挤压研磨后的总管排气温度比挤压研磨前的低18℃。     

某型矿用防爆柴油机冷却系统的匹配计算

对某型矿用防爆柴油机的冷却系统及其关键零部件进行了匹配计算,并通过温升试验对防爆柴油机冷却系统进行验证。试验结果表明:匹配计算与试验结果较吻合;该冷却系统达到防爆要求;保证了防爆柴油机在最适宜的温度范围内工作;提高了防爆柴油机的工作可靠性。     

中冷技术对涡轮增压柴油机性能影响的研究

对废气涡轮增压中冷柴油机理论循环热效率进行了辨析.应用Matlab语言和Avl Boost软件,对EQ6102D柴油机工作循环进行了建模、编程和模拟计算,并对发动机进行了水冷和空冷2种模式的试验,计算与试验结果均表明中冷技术在提高发动机功率、降低排气温度和抑制NO_x生成方面效果显著,在提高热效率方面效果不明显,深度中冷加上适当增大空燃比,可提高热效率约5%.     

DOC/POC耦合对柴油机燃用欧Ⅲ/欧Ⅳ柴油尾气排放的影响研究

按照ESC 13工况测试循环,在1台4缸柴油机上进行DOC/POC耦合净化器对柴油机分别燃用欧Ⅲ/欧Ⅳ柴油后污染物净化效果的试验研究.结果表明,燃油油品差异对不装净化器的HC,CO和NOx排放影响极小.耦合净化器对HC和CO的净化率分别达到85％和90％.受油品含硫量影响,耦合净化器对欧Ⅲ柴油PM不起作用,反而会使PM排放增加22.3％,然而对欧Ⅳ柴油的PM可净化45％.综合来看,仍需对该净化器重新设计并优化柴油机燃烧系统才能使该发动机达到国Ⅳ排放标准.     

乙醇柴油发动机排放颗粒组织形貌与化学成分分析

运用扫描电子显微分析仪(SEM)、PHO EN-TX60S-X射线能谱仪和Euro Vector EA3000有机元素分析仪对柴油机燃用乙醇柴油时排放颗粒物特征进行试验分析,研究了柴油中掺混乙醇比例及助溶剂对乙醇柴油燃烧颗粒组织形貌和化学成分的影响。研究结果表明:乙醇柴油燃烧颗粒中C、H质量分数降低,组织形貌与原机呈现出不同的特征,从疏松多孔的海绵状向松散的块状分布转变。由于乙醇柴油是含氧燃料,其燃烧颗粒采样滤纸的SEM图中呈现清晰的纤维轮廓线。与柴油颗粒相比,E6(S)、E11(S)和E11(C)燃烧颗粒中C元素分别降低15.70%、25.30%和25.55%,H元素分别降低了2.26%、8.06%和10.32%。随着乙醇掺混比增加,纤维交叉处出现较多弧形过渡的膜状物质,且颗粒轮廓变得模糊。复配乳化剂使乙醇柴油燃烧颗粒采样滤纸的SEM图中的纤维轮廓和PM轮廓更为清晰。E6(S)、E11(S)和E11(C)燃烧颗粒物样品中S元素含量低于柴油,柴油机燃用乙醇柴油有利于降低硫酸盐颗粒。     

O3质量浓度对低温等离子体氧化柴油机PM的影响

为高效利用臭氧（O₃）氧化去除柴油机颗粒物（PM）,探究O₃自身热分解规律,分析不同O₃质量浓度的低温等离子体（NTP）气体对柴油机颗粒物的去除量和可溶性有机物（SOF）组分的影响．基于O₃热分解反应方程和Arrhenius公式推导出O₃热分解反应动力学计算公式,分析了反应温度对O₃变化的影响．搭建了低温等离子体氧化去除颗粒物的试验系统,对低温等离子体作用前、后的颗粒物去除量以及SOF进行分析．结果表明：O₃热分解的反应活化能为2.81×10⁴J/mol、温度为80～100℃时O₃具有较低的分解率和较优的反应速率．O₃质量浓度的提高对NTP氧化去除柴油机颗粒物的效果非常显著．低温等离子体对PM中SOF的作用主要体现在碳链的缩减,并在碳链中键入O．随着O₃质量浓度的增加,SOF组分中含氧基团的组分比例提高,并且组分中的含氧基团数量增多．     

NTP技术降低柴油机PM排放及低温再生DPF的研究

针对柴油机颗粒捕集器(diesel particulate filter,DPF)传统再生方法的缺陷,根据低温等离子体(non-thermal plasma,NTP)放电理论,探索了NTP低温再生DPF技术。从化学反应动力学角度探讨了基于NTP技术的DPF再生反应机理,并利用现代测试分析技术研究了NTP对颗粒物(particulate matter,PM)质量粒径分布、微观形貌、碳结构及表面官能团演变的作用规律。建立NTP技术再生DPF的试验系统,对已捕集PM的DPF进行再生试验研究。通过监测PM的氧化分解产物CO、CO2的体积分数和DPF的内部温度,结合DPF的背压变化,研究不同再生初始温度下的PM氧化分解特性和DPF再生特性,并考察NTP技术对DPF再生的安全性。研究结果表明,NTP技术可有效分解柴油机排气中的PM,显著降低DPF的再生温度,且无需催化剂。这为DPF再生提供了新的研究途径。     

多次喷射改善柴油机噪声及污染物排放的试验研究

为研究多次喷射对柴油机噪声及排放特性的影响,针对一台电控共轨重型柴油机建立了试验测控系统,确定了噪声影响的评价指标.在不同的预喷射和后喷射条件下对燃烧噪声及NOx和PM排放的影响进行了试验.试验结果表明:对于标定点和B50点,预喷射的引入都改善了柴油机燃烧噪声;对于B50点,存在一个最佳预喷射方案,可以在改善NOx排放水平的同时不恶化PM排放;同样,存在一个最佳后喷射方案,在对NOx排放影响较小的同时极大地改善了PM的排放,但是燃油消耗率、排温稍有升高.     

柴油机EGR和微粒过滤器的试验研究

采用废气再循环(EGR)技术与微粒过滤器(DPF)同时降低了柴油机NOx与PM的排放;基于宽范围氧(UEGO)传感器的闭环反馈控制EGR系统,在不同工况下,通过试验方法确定柴油机的空燃比及其它性能参数与EGR率的关系,寻找最佳EGR率,得出了最佳EGR率与空燃比的关系;对于微粒过滤器主要进行了再生的试验研究,通过对加热器的结构和辐射盘上流通孔分布的优化后,研究了再生所用的废气量对再生温度的影响.试验结果表明,闭环控制的EGR系统标定后,在对柴油机的动力性和经济性影响比较小的前提下,大幅度降低了发动机的NOx排放;微粒过滤器系统经过合理的再生优化,再生温度能控制在900℃左右,再生效率能达到80%以上.