柴油/天然气双燃料发动机柴油燃烧策略的研究

基于自主研发的第三代并行式柴油/天然气双燃料发动机电控系统,利用FIRE软件建立柴油/天然气双燃料发动机柴油喷射系统的多次喷射模型。同时,通过进气压力控制过量空气系数,实现柴油/天然气双燃料发动机稀薄燃烧方式。针对高负荷工况,研究了多次喷射策略和稀薄燃烧方式对双燃料发动机最大压力升高率及NOx排放的影响。结果表明:发动机工作在高负荷及柴油替代率为80%时,采用双燃料稀薄燃烧方式能使NOx排放降低,但最大压力升高率仍可能超过安全临界值1MPa/(°)。采用合适的预喷射量与预喷射时刻能降低最大压力升高率。通过多次喷射和稀薄燃烧方式相结合的燃烧策略对缸内燃烧方式进行组织,可以实现双燃料发动机高替代率燃烧,并使高负荷时NOx排放达到或者低于国Ⅴ标准限值。     

低压喷射天然气双燃料船机清洁燃烧策略的数值模拟

基于三维计算流体力学软件CONVERGE,通过数值模拟的方法,研究了排气阀关闭时刻(EVC)、废气再循环(EGR)、引燃油喷射时刻(PFIT)对船用低速二冲程双燃料发动机有害污染物氮氧化物(NOx)生成的影响,并分析了多种技术路线耦合对NOx排放和燃油经济性的综合作用.结果表明:排气阀推迟关闭降低NOx排放效果显著;废气再循环是降低NOx排放最有效的措施;推迟引燃油喷射时刻可以使主燃烧过程滞后,实现NOx排放的降低.推迟PFIT耦合EGR可以在较明显降低NOx的同时保持比较好的燃油经济性,推迟EVC耦合EGR可以实现超低NOx排放.     

电控共轨系统降低排放的试验研究

按正交试验法设计试验方案,分析了不同工况下燃油喷射压力和预喷射对排放和燃油消耗率的影响.结果表明:较高的喷射压力和较小的喷油提前角可以降低排放;预喷射可大幅降低NOx的排放,配合预喷射参数的优化,可较好地实现排放和燃油消耗率的折中优化.基于结果的分析,可获得发动机不同工况下的优化参数.     

基于满足Tier4排放法规的低颗粒排放燃烧系统开发的喷油策略研究

在一台非道路用中型发动机上展开了燃油喷射系统、进气系统以及废气再循环(EGR)系统控制策略的研究、开发.该方案旨在采用高压共轨燃油喷射系统,通过优化喷油嘴参数将发动机的颗粒(PM)排放控制在0.02g/kW·h以下.为了寻求NOx,PM排放及燃油经济性之间的最佳均衡关系,该燃油喷射系统具有较高的控制柔性,最高喷射压力可达200 MPa.阐明了该系统结合采用特殊特性的喷油嘴和燃烧室结构对降低PM排放的潜力.还阐明了控制机油消耗对于避免PM中含有大量可溶性有机组分的重要性.这种技术配置不但可以减少CO2排放和溶解到机油中的碳炯,而且从寿命周期费用角度考虑对用户来说也是非常有利的.     

预喷射和掺混乙醇对柴油机性能及排放的影响

本文利用GT-Power软件建立了单缸柴油机的仿真模型,模拟研究了预主喷间隔、预喷油量和乙醇掺混比例对发动机性能和排放的影响。计算结果表明,预喷射能明显改善发动机的燃烧特性和排放性能,但扭矩和燃油消耗率变化不明显;预主喷间隔对发动机性能和排放的影响较小,预喷油量的增加会提高缸内压力和放热率峰值,造成NOx和碳烟排放增加;掺烧乙醇可以显著减少NOx和碳烟排放,提高缸内压力和放热率峰值,不过发动机的扭矩减小,油耗率增加;随着乙醇掺混比例增加,这些趋势进一步加强。柴油机采用预喷射和掺混乙醇相结合的策略,可以改善发动机的排放性能和燃烧特性,而且不会恶化动力性和经济性,是一种有效的技术方法。     

基于DOE虚拟优化柴油机EGR及多次喷射策略

以某轻型车用高压共轨柴油机为研究对象,将DOE(Design of Experiment)试验设计方法与CFD(Computational Fluid Dynamics)数值模拟相结合,进行柴油机EGR(Exhaust Gas Recirculation)及多次喷射策略参数的虚拟优化。建立了完整的缸内燃烧过程的仿真模型,并用试验测得的缸内压力数据对模型进行验证,验证表明该模型可以较为准确地反映柴油机的工作情况。利用该仿真模型对EGR率及多次喷射策略参数进行虚拟优化,结果表明,EGR的引入可以大幅度降低缸内最高温度与NOx排放量。预喷燃油的燃烧对燃烧室起到预热作用,提高了主喷时的缸内温度和压力,缩短了滞燃期,同时稀释了缸内的氧气浓度,抑制了NOx的生成。后喷可以再次提高燃烧末期时燃烧室的温度,能有效对缸内Soot进行氧化。EGR与多次喷射相结合可以显著降低NOx和Soot的排放,并改善其trade-off关系,且当预喷油量为5%,主预喷时间间隔为20℃A,后喷油量为10%,主后喷时间间隔为20℃A时,发动机的综合性能较佳。     

降低稀燃汽油机NOx排放的试验研究

设计了一种新型催化转化系统并对一台改装后的电控燃油喷射四缸16气门稀燃汽油机进行了降低NOx排放的试验研究。试验结果表明：该催化转化系统可以有效地降低稀燃汽油机的NOx排放。在中低转速、中小负荷即稀燃发动机常用工况下，NOx催化转化率最高可以达到97.3％。     

甲醇/柴油双燃料发动机的性能

在一台柴油机基础上，采用气道口电控喷射甲醇，缸内柴油引燃甲醇的方式，开发了电控甲醇／柴油双燃料样机，并通过发动机台架实验，研究了柴油／甲醇双燃料燃烧模式在燃烧特性、燃油经济性及排放性能方面的特点．与原发动机相比，双燃料模式的最高爆发压力下降，压力升高率上升，排烟和NOx大幅度下降，但THC和CO排放均升高．该方法能使甲醇喷射量得到精确控制以便燃烧达到最佳状态，是甲醇／柴油双燃料发动机可行的技术方案．     

柴油机新型低排放燃油喷射技术的研究与应用

介绍了柴油机低排放技术下燃油喷射研究的进展,并着重介绍了燃油二次射流技术,燃油多次喷射技术以及闪急沸腾喷射技术在柴油机降低排放中的应用与实践。分析与总结了不同燃油喷射技术的特点,展望了未来柴油机低排放燃油喷射技术的发展趋势。     

缸内双直喷系统压燃式发动机燃用甲醇和乙醇的性能比较

在双喷射系统的压燃式发动机中，用一个喷射器喷射乙醇或甲醇作为主要燃料，另一个喷射器喷射作为引燃着火源的柴油，开展了负荷特性下的性能和排放试验。试验结果表明，在相同功率下，燃用乙醇的发动机比燃用甲醇的发动机燃油经济性要好，但其NOx烟度、THC和CO的排放较高。     

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.     

汽/柴油双燃料发动机燃烧过程的影响因素

以一台柴油机为原型机,增加进气道喷射汽油系统,实现进气道预混喷射汽油缸内直接喷射柴油引燃的燃烧模式,对汽/柴油双燃料发动机进行深入的性能研究.结果表明:汽/柴油比例在66%,左右能够取得较好的经济和排放性能,燃油消耗率降低到250,g/(k W·h)以下,碳烟排放约为0.11,FSN,NOx排放约为53×10-6;柴油喷油在低负荷(1,400,r/min,50,N·m)时适于采用单次喷射,喷射正时为-30°,CA ATDC时燃油消耗率取得最低值,而在中、高负荷时宜采用两次喷射;采用热EGR后,避免传统柴油机NOx与碳烟的trade-off关系,燃油消耗率也得到改善,数值约为258,g/(k W·h).     

关于电喷汽油滤清器的试验研究

由于国家对汽车排放有严格的要求．国内外内燃机公司都在采用高性能的既能降低排放又能节约能源的电控燃油喷射发动机．以能适应国家对环保的要求。鉴于国家规定以后车用化油器式发动机不允许再生产，为了能真正满足电控燃油喷射发动机使用要求的电喷汽油滤清器。     

燃油溶气喷射对柴油机燃烧和排放的影响

为了燃油溶气喷射技术应用到发动机上，本文在柴油机上进行了燃油溶气燃烧试验研究。着重探讨了燃油溶解二氧化碳或空气后对发动机燃烧特性和排放生成的影响。结果表明燃油溶气喷射可同时降低柴油机氮氧化物和碳烟的排放，有望发展城一种新的发动机燃烧和排放控制技术。     

FAI二冲程缸内直喷发动机怠速及低负荷特性研究

本文详细地介绍了FAI缸内直喷二冲程发动机的怠速和低负荷控制策略，及利用隔次喷射技术改善发动机怠速燃油消耗和排放的实验研究，并且进行了与传统怠速控制策略的对比实验分析，获得了大量的原始实验数据。结果表明，合理的发动机构造设计结合隔次喷射技术在成功地降低燃油消耗量的同时，使HC排放得到了很大的改善。     

摩托车尾气排放控制措施

摩托车尾气中的有害成分主要包括CO,HC,NOx型化合物。通过各种尾气排放控制措施来控制尾气中CO,HC和NOx,实现摩托车发动机低排放性能和达到“EURO—Ⅲ”排放标准的目的。介绍了精调化油器、电控化油器、电子燃油喷射系统摩托车尾气排放控制方法和三元催化剂使用,并讨论了这些控制方法的实验情况。     

燃油喷射参数对直喷式柴油机燃烧性能与排放的影响

此项研究的目的是探讨在直喷式柴油机中,燃油喷射参数对燃烧性能和排放的影响。柴油机的循环情况和燃油喷射参数在发动机燃烧过程和排放中起了重要作用。 为了获得喷油参数对柴油机的燃烧性能与排放的影响情况,在带有副燃烧室的单缸直喷式柴油机上进行了试验。 试验结果表明,在不同燃油喷射压力和进气气流情况下,副燃烧室能降低排放和改善发动机性能。我们还发现,增加燃油喷射压力可提高气缸压力、气体温度,降低排放。     

电控高压共轨柴油机怠速阶段排放控制的研究

在整个Ⅰ型排放试验中,怠速工况的参数设定十分关键,影响排放的因素及其规律为：怠速转速升高CO和HC呈上升趋势,而NOx呈下降趋势;发动机起动后继续加热一定时间能有效降低HC和CO的生成;轨压值降低,NOx的排放值下降,而HC和CO略有上升;预喷率的大小影响柴油机的燃油消耗、烟度和NOx的值,在怠速工况下采用较小的预喷油量可以获得较佳的排放值;主喷提前角增加,NOx逐渐升高,而HC和CO下降;随着预喷射和主喷射之间时间间隔的加长,HC和CO略有降低,而NOx却有升高的趋势;随着EGR阀开度的增加,CO升高,HC有先升后降的趋势,NOx有先降后升的趋势。     

直喷式汽油机的开发

介绍了一种小型缸内直喷式汽油机试验台架的研究与开发。详细讲述了其电控燃油喷射系统的设计。针对小排量发动机开发的”共轨-阀-嘴”式喷油器,利用高速开关电磁阀易于数字控制的特点,可方便地对喷射参数进行调节,最低循环喷油量达0．9mg。怠速试验结果表明,其油耗、NOx和HC排放性能均优于化油器式发动机。     

满足车用国Ⅳ排放标准的EGR与DOC技术的应用研究

为实现车用柴油机大流量废气再循环,研制了氧化催化转化器(DOC)后处理器与大流量冷却式废气再循环(L-CEGR)系统组成的排放控制新技术配置,并在11L车用发动机上进行了试验。试验结果表明:采用电控可变几何涡轮增压器(VGT)为主件的L-CEGR系统使NOx排放下降28.6%;采用160MPa高压喷射和进气优化后,PM排放降低74.4%,铂含量为0.55g/unit的DOC能使PM排放降低20%;柴油机各项排放指标均达到国Ⅳ标准,也符合NO2排放限值要求;L-CEGR与160MPa高压喷射等技术相结合,使发动机加权平均燃油消耗率降低3.5%。