基于VGT的EGR对电控柴油机影响的试验研究

在一台电控共轨柴油机上,进行了基于可变涡轮截面增压器(VGT)控制的废气再循环(EGR)对柴油机燃烧、性能和排放影响的试验研究.系统研究了VGT开度、EGR率和喷油参数对柴油机性能和排放的影响.研究表明,采用基于VGT控制的EGR系统,调整VGT叶片位置,可以改变EGR率,实现最高43.2%的EGR率,从而有效地降低NOx;在调整优化喷油参数后,柴油机的排放有了很大的改善,烟度有较大幅度的降低,经过优化,气体排放可满足国Ⅳ排放法规的要求,十三工况加权当量比油耗比原国Ⅲ柴油机降低了4.2%,但是,采用EGR方案缸内最大爆发压力明显增大.     

基于EGR技术的国Ⅳ重型柴油机燃烧系统开发

在一台电控重型柴油机上进行了基于EGR技术的燃烧系统开发研究,组建了基于WGT增压器的电控高压EGR系统,研究了燃烧室、喷油器、增压器、EGR率及喷油参数等对柴油机性能和排放的影响,确定了最终的重型柴油机国IV燃烧系统优化方案.结果表明:通过优化匹配燃烧室和增压器并采用孔径较小的多孔喷油器能显著改善柴油机NOx和烟度之间的折衷关系;小负荷时,推迟喷油可以使NOx在降低较多的情况下烟度略有下降;随着EGR率增加,提高喷油压力与推迟喷油相结合,可以同时降低大负荷的NOx和烟度排放,并能改善燃油经济性.ESC循环测试结果表明,通过对燃烧系统、EGR和喷油控制参数的综合优化,在不采用后处理器的情况下,柴油机各气体排放(NOx、HC和CO)及微粒(PM)均达到国Ⅳ排放标准,十三工况加权油耗率与原机基本相当.     

某高压共轨柴油机非道路国三排放控制研究

对某型高速柴油机采用电控高压共轨技术方案,分析燃烧室的几何形状对柴油机缸内燃烧的影响,借助Fire软件对燃烧室进行仿真分析,模拟缸内燃烧温度、燃油当量比分布等,设计满足高混合速率的凸台燃烧室,以优化共轨柴油机缸内燃烧过程.结合台架标定试验,对共轨系统燃油喷射策略进行优化和调整,包括柴油机所有工况的喷油规律、喷油压力、喷...     

增压直喷汽油机燃油喷射特性对排放影响的试验研究

基于某1.5L涡轮增压直喷汽油机,搭建试验测试系统,采用试验匹配测试方法研究了喷油模式、喷油时刻、喷油比例、喷油压力等决定燃油喷射特性的关键参数对碳烟排放的影响。试验结果表明:单次喷油模式下在部分负荷时,喷油越提前,碳烟排放越多;在全负荷时,喷油越推迟,碳烟排放越多。在多次喷油模式下,随第一次喷油的推迟碳烟排放降低,随第二、三次喷油的推迟碳烟排放增加。提高喷油压力对部分负荷工况燃烧及排放改善不明显,但外特性工况碳烟排放显著下降,碳氢化合物排放总量也大幅度降低,缸内燃烧速度加快,燃烧稳定性提高,有效燃油消耗率降低约2%。     

喷油正时对某电控柴油机性能的影响

基于某电控柴油机研究喷油正时对喷油规律、缸内燃烧放热规律及整机性能的影响。分析表明：喷油正时对油管压力影响较小,对喷油器启喷压力影响显著;在一定范围内喷油正时的变化对柴油机各项性能均有稳定、有限的影响,其中对碳烟、NO_x排放的影响最为明显。确定合理的喷油正时应兼顾整机的排放性能及常用工况的燃油经济性。     

PODE_n/柴油对重型柴油机燃烧与排放的试验

针对一台多缸重型柴油机,围绕进气和燃油喷射系统,研究了可变截面涡轮增压器(VGT)、燃油喷射参数(燃油喷射压力、喷油器流量)对聚甲氧基二甲醚(PODE_n)/柴油混合燃料低温燃烧方式的影响.结果表明:PODE_n/柴油混合燃料可以改善燃烧,降低排放.随着负荷的增加,VGT开度逐渐增大,在进气量充足的情况下,增加VGT开度有助于改善燃油消耗率.综合排放和有效热效率的影响,B25、B50和B100对应的最佳VGT开度分别为50%,、55%,和60%,.提高燃油喷射压力可以降低排放,但过高的燃油喷射压力会导致燃油消耗率升高,B25、B50和B100工况的最佳燃油喷射压力分别为140、160和175,MPa.提高喷油器流量可以缩短燃油喷射持续期和燃烧持续期,提高扩散燃烧速率,排放和有效热效率同时得到改善.     

可变喷油速率的超高压共轨系统喷射控制研究

通过AMESim软件建立了喷油速率可调的超高压共轨系统仿真模型,分析了相同喷油量条件下喷油率的变化特点。采用GT-Power软件建立单缸柴油机模型,将不同喷油率导入柴油机的燃烧计算模型,研究了不同喷油率对柴油机缸内压力、缸内温度、放热率、NO_x排放、碳烟排放及输出转矩和油耗率的影响。仿真结果表明:靴形喷油速率匹配合适的喷油提前角可优化柴油机的综合性能。搭建了超高压共轨柴油机台架,开展了不同喷油速率的喷射控制试验,结果表明:与相同油量条件下的高压共轨喷射相比,柴油机实施变喷油速率超高压喷射可获得更优异的动力性和燃油经济性,动力输出提高了5%,燃油消耗量下降了6%,碳烟排放降低,但NO_x排放升高。     

不同增压系统对重型柴油机性能和排放影响的试验研究

在一台电控高压共轨重型柴油机上,基于高压冷却废气再循环(EGR),对比研究了带废气放气阀式单级固定涡轮截面增压器(WGT)、单级可变涡轮截面增压器(VGT)、二级固定涡轮截面增压器(WGT-FGT)和二级可变涡轮截面增压器(VGT-FGT)四种增压方式对柴油机性能与排放的影响。结果表明:可变截面相对固定截面增压系统(VGT相对WGT,VGT-FGT相对WGT-FGT),能显著提高涡前与进气压差,实现更高EGR率和更低的NO_x排放,同时能够提高进气充量,从而改善燃烧过程。随着NO_x比排放的降低,四种增压方式的油耗都呈现上升趋势,并且VGT-FGT、VGT、WGT-FGT和WGT的燃油消耗率依次升高。当NO_x原始排放控制在5.0g/(kW·h)左右,采用WGT-FGT时燃油消耗率相对WGT获得一定改善(与VGT和VGT-FGT相当),碳烟排放与VGT-FGT接近,明显优于WGT。随NO_x排放降低,可变截面增压系统相对固定截面增压系统逐渐表现出优势:当NO_x原始排放控制在3.5g/(kW·h)左右,VGT可以获得与VGT-FGT接近的燃油经济性和碳烟排放;当NO_x原始排放更低(2.8g/(kW·h)以下),VGT-FGT降低油耗和碳烟排放的优势更加明显。     

某GDI发动机二次喷油策略的试验研究

本文研究了某汽油机缸内直喷(Gasoline Direct Injection,GDI)发动机二次喷油策略对自然吸气直喷发动机燃烧性能、经济性和排放性的影响规律,优化了二次喷射比例和时刻,为该类型发动机相关参数优化提供了数据积累和依据.试验工况下,随着二次喷油比例的增加,燃烧质量变差,缸内爆发压力降低,缸内燃烧温度降低...     

气道喷水和废气再循环对重型柴油机性能和排放影响的优化匹配试验研究

在一台高压共轨重型柴油机上开展了气道喷水结合高压废气再循环(EGR)的试验研究。基于世界统一稳态测试循环(WHSC)各工况点探索引入高压EGR和气道喷水技术对柴油机排放和燃油经济性的影响;在此基础上对各工况的燃烧相位进行优化,得到WHSC各工况点下基于喷水和EGR的优化策略。结果表明:综合考虑排放和燃油经济性,低负荷工况宜单独引入高压EGR,并通过提前喷油时刻(start injection timing,SOI)优化燃烧相位;中高负荷工况宜少量喷水并引入适当EGR,满负荷则应单独采取气道喷水策略。WHSC加权结果表明,在保持较低的HC、CO和碳烟排放前提下,优化后的加权NOx比排放降低7.71g/(kW·h),降幅约45.2%,有效燃油消耗率降低约1.20g/(kW·h)。     

不同海拔下VGT对含氧燃料柴油机性能的影响

利用大气压力模拟装置,试验研究了可变几何截面涡轮增压器(VGT)对高压共轨柴油机分别燃用纯柴油和生物柴油-乙醇-柴油(BED)含氧燃料的经济性、排放特性及燃烧特性的影响。结果表明:随着海拔的升高,柴油机经济性恶化,氮氧化物(NO_x)排放降低,而一氧化碳(CO)和碳氢化合物(HC)排放及烟度升高。燃用纯柴油与含氧燃料,随着VGT喷嘴环开度的增大,柴油机的经济性均有不同程度的恶化,而CO、HC排放及排气烟度也都有不同程度的升高。在高海拔地区,燃用纯柴油的经济性优于含氧燃料,但使用含氧燃料有助于改善柴油机的CO、HC排放及烟度。在中等负荷工况下,NO_x排放随着VGT喷嘴环开度的增大呈现先减小后增大的趋势;在高负荷工况下,放热率峰值和最高气缸压力均随着VGT喷嘴环开度的增大而降低,从而降低了NO_x排放。     

基于燃烧室与增压器匹配的柴油机热效率优化设计及仿真研究

以某重型柴油机为研究对象,采用仿真计算的方法探究了基于缸内燃烧系统和空气系统优化使发动机最低油耗区间匹配不同使用工况,提出满足发动机不同应用场景需求的匹配方案。研究结果表明:采用压缩比为19.5的燃烧室,缸内混合气过稀区减少,燃烧放热速率加快,热效率提高;通过合理匹配增压器和燃烧室可以实现柴油机最低油耗区间与目标工况区间的匹配。以优化低转速中低负荷工况油耗为目标,采用压缩比为19.5的燃烧室,同时采用较小的涡轮当量流通截面积,可以使最低油耗区匹配低转速中低负荷工况,低转速中负荷油耗改善3.1%。以优化中转速中高负荷油耗为目标,采用压缩比为18.5的燃烧室,结合增压器的优化匹配,可以使最低油耗区匹配中转速中高负荷工况,中转速中负荷油耗改善1.6%。以优化高转速高负荷油耗为目标,通过提高最高燃烧压力,采用压缩比为21.5的燃烧室,同时采用较大的涡轮当量流通截面积,高转速高负荷油耗可改善4.2%。     

直喷式柴油机燃用二甲基醚(DME)试验研究

介绍了在1100单缸直喷式柴油机上燃用DME的发动机试验研究结果。研究表明：通过增加循环供油量可使柴油机燃用DME后恢复到原机略低，同时缸内最大爆发压力降低，发动机碳烟排放为零，HC和CO排放比原机略高，NOx排放比原柴油机降低约50%以上，供油提前角减少，缺内最大爆发压力降低，NOx排放可进一步大幅度降低，但HC排放略有升高；加大喷孔直径，缸内爆发压力升高，NOx排放升高，HC和CO排放在中低负荷相差不大，但在大负荷工况有所升高。     

A new diesel oxygenate additive and its effects on engine combustion and emissions

2-methoxyethyl acetate (MEA) can be used to decrease exhaust smoke as a new oxygenated additive of diesel. Several fuel blends which containing 10%, 15% and 20% MEA were prepared. The effects of MEA on engine’s power, fuel economy, emissions and combustion characteristics were studied on a single cylinder DI diesel engine. Under the same speed and load conditions, the maximum cylinder pressure decreases when fueled with the blends, while the ignition delays and the combustion duration becomes shorter. The engine emissions of smoke, HC and CO are reduced when MEA is added in diesel. However, MEA has a little effect on NO_x emissions. When fueled with MEA15, the coefficient of light absorption of smoke opacimeter decreases about 50% with expense of 5% power, and the engine’s thermal efficiency increases about 2%.     

扩缸与增压——提高现有柴油机功率的两种途径分析

本对比分析了现有机型上采用扩缸和增压方法对柴油机燃烧组织、工作过程，机械负荷与热负荷以及整机性能的影响。扩缸在工作过程组织上与原机无本质上的区别，在提高功率的同时，机械负荷加大，强度下降。     

Effect of hydrogen addition on RCCI combustion of a heavy duty diesel engine fueled with landfill gas and diesel oil

The aim of this study is to investigate the effects of hydrogen addition on RCCI combustion of an engine running on landfill gas and diesel oil. A single cylinder heavy– duty diesel engine is set in operation at 9.4 bar IMEP. A certain amount of diesel fuel per cycle is fed into the engine and hydrogen is added to landfill gas while keeping fixed fuel energy content. The developed simulation results confirm that hydrogen addition which is the most environmental friendly fuel causes the fuel consumption per any cycle to reduce. Also, the peak pressure is increased while the engine load is reduced up to 4%. Landfill gas which is enriched with hydrogen improves the rate of methane dissociation and reduces the combustion duration at the same time the engine operation would not be exposed to diesel knock. Moreover, hydrogen addition to landfill gas would reduce engine emissions considerably.     

乙醇与柴油混合燃料燃烧特性及排放特性的试验研究

在一台YC4112ZLQ增压柴油机上进行了不加任何助溶剂和着火改进剂的情况下,无水乙醇与柴油混合对柴油机燃烧过程影响的研究。试验结果表明,随着混合燃料中乙醇比例的提高,滞燃期延长,放热峰值增大,缸内最大爆发压力和最大压力升高率升高。与柴油相比,E10和E20有效热效率与原机相当,E30在高速大负荷工况热效率降低,NOx和碳烟排放明显降低;但HC和CO排放随着混合燃料中乙醇比例的增大,发动机转速为1500 r／min时,HC排放和CO排放均降低,发动机转速为2300 r／min时,HC排放和CO排放均有所升高。     

柴油机燃用低比例小球藻生物柴油-柴油混合燃料的试验研究

以野生小球藻生物柴油(Chlorella Biodiesel Fuel,CBF)-柴油作为混合燃料,利用186FA柴油机进行台架试验。在CBF的掺混比例分别为0%,3%,5%(B0,B3,B5)时,对柴油机的动力性、燃料燃用的经济性和燃烧及排放特性进行了比较分析。试验分析表明:柴油机燃用混合燃料时,与燃用纯柴油相比,随着CBF掺混比例的增加,其扭矩和功率略有下降,最大降幅均为4%;柴油机的油耗率和能耗率略有上升,且在高、中负荷时更为明显;柴油机的缸内压力、放热率峰值稍有减小,而压力升高率峰值稍有增大,缸内压力峰值最大降幅为3.4%,放热率峰值最大降幅为12.8%,压力升高率峰值最大增幅为13.7%;柴油机滞燃期缩短了0.5~1.0°CA、燃烧持续期延长了1.0~2.0°CA,缸内压力、压力升高率和放热率峰值的出现时刻均提前了1.0~2.0°CA,燃烧速度加快;HC,CO和碳烟的排放均有所降低,而NOX的排放逐渐增多,全负荷时HC和碳烟排放的最大降幅分别为14.1%和31.7%,NOX排放的最大增幅为9.7%,CO排放的降幅为6%~12%。     

增压中冷柴油机燃用微乳化柴油的性能和排放研究

用壬基酚聚氧乙烯醚系列复配的表面活性剂配置了3种不同配比的微乳化柴油,讨论了温度对微乳化柴油稳定性的影响,选取其中稳定性较好的一种微乳化柴油在增压中冷柴油机上进行与柴油的对比试验.实验结果表明:质量配比为1:2:15(水:表面活性剂:柴油)的微乳化柴油具有较好的稳定性;在大负荷时柴油机燃用微乳化柴油缸内最大压力比柴油高,经济性好,HC和CO排放量与柴油相当;在小负荷时柴油机燃用微乳柴油缸内最大压力比柴油低,最大压力峰值点推迟,经济性、HC和CO排放变差;在各负荷下NO_x和碳烟排放量都明显降低,排气温度基本不变.     

2缸高压共轨柴油机增压器性能匹配与研究

针对一款2缸高压共轨4气门增压柴油机,基于2缸柴油机进、排气压力波动的特殊性,研究了不同发火顺序的发动机排气对增压器匹配的影响,选择了360°CA的发火顺序,分析了2缸柴油机增压器效率的波动及泵气损失的特点。兼顾乘用车对柴油机高低速性能的要求,设计了2种方案的增压器进行分析和匹配试验,提出了增压器的改进优化技术措施并进行了优化试验。试验结果表明:柴油机中低速性能得到了改善,低速扭矩增加了8N.m,燃油消耗率降低了12g/(kW.h),柴油机的各项性能指标满足设计目标,排放达到欧Ⅳ标准。