GTL/柴油混合燃料发动机瞬态工况下微粒排放粒度分布特征

研究了高压共轨增压中冷柴油机燃用天然气转化制成的合成油（Gas to liquid,GTL）不同添加比例的混合燃料在恒转速增转矩瞬态工况下的微粒排放粒度分布特征,分析了工况瞬变率及GTL添加比例对于微粒排放粒度分布的影响。研究结果表明,随着恒转速增转矩工况瞬变率的减小,各种试验燃料的微粒排放总量及其随时间变化的增长率均...     

燃料十六烷值对小型柴油机排放特性的影响

应用自行开发的柴油机瞬态工况测控系统,试验研究了燃料着火性对小型直喷式柴油机稳态及恒转速增转矩瞬态工况下排放特性的影响规律。研究结果表明:在稳态工况下,随着燃料十六烷值的增大,滞燃期缩短,HC、NOx排放降低,消光烟度增加;在恒转速增转矩瞬态工况,随着十六烷值的增大,烟度排放恶化,NOx排放降低。综合考虑消光烟度和NOx排放,存在一个最佳十六烷值。对于排气烟度,燃料十六烷值存在2个界限,当十六烷值小于50或大于60时,对消光烟度影响明显加剧。     

燃料着火性对增压中冷柴油机瞬态工况排放的影响

应用自行开发的瞬态工况控制系统及排气采集装置,试验研究了不同着火性的燃料对车用增压中冷柴油机瞬态工况下排放特性的影响。研究结果表明,适当提高燃料十六烷值可有效降低HC和NOx排放。在稳态工况下,十六烷值由40增加到66时,在1800 r/min低负荷工况下HC排放降低62%;对于CO排放及消光烟度,十六烷值存在一个最佳值。瞬态工况排放与稳态工况存在明显差异,在恒转速增负荷工况下,随着负荷的增加,HC和CO排放及烟度迅速上升,然后降低趋于一稳定值,且随着瞬变率的增大,CO排放和消光烟度峰值上升;增加燃料十六烷值,可明显降低中等转速增负荷工况下的CO和HC排放及消光烟度;在高速增负荷工况下,十六烷值为66和55,燃料的排气烟度基本相近。     

瞬态工况下喷油参数对柴油机排放及燃烧特性的影响

为了探究瞬态工况下燃烧优化的新方法,在一台高压共轨柴油机上研究了瞬态工况下喷油参数对排放及燃烧特性的影响,试验工况点选择在柴油机转速为1650r/min,在5s内使柴油机转矩从该转速最大转矩的10%达到90%。结果表明:瞬态工况下柴油机的燃烧和排放特性明显有别于稳态工况,具体表现为:瞬态工况下烟度激增,NOx排放低于稳态工况,CA50后移;瞬态工况下随着喷油正时的提前,烟度排放增加,NOx排放量增加,CA10、CA50和CA90均提前;随着喷油压力的加大,烟度排放降低,NOx排放量增加,CA10、CA50提前。此外,还探讨了通过调整喷油参数减小瞬态工况下柴油机性能畸变的可行性,结果表明:通过调整喷油压力可以有效地减少柴油机瞬态与稳态性能上的差异。     

燃料特性对小型压燃式发动机增负荷工况燃烧及HC排放的影响

应用自行开发的瞬态工况控制系统及排气采集装置,研究了具有不同理化特性的燃料对小型压燃式发动机冷态突增负荷工况下燃烧及 HC排放特性的影响;利用气相色谱仪分析了HC的排放成分。研究结果表明:对于普通柴油燃料,在突增负荷工况下,燃油开始增加后,总碳氢HCt 排放浓度急剧增加,最大值达到稳态工况的 100 倍左右。随循环数的增加,滞燃期缩短,HC排放逐渐降低。采用具有相同十六烷值、挥发性好的燃料,可有效改善冷态增负荷工况下的燃烧,降低HC排放。与燃烧柴油相比,采用挥发性好的正庚烷和 GTL燃料,HCt排放降低约80%。     

负荷对柴油/PODE混合燃料燃烧及排放的影响

为满足柴油机国Ⅵ排放法规,在一台四缸水冷直喷式柴油机上进行试验,使用柴油与聚甲氧基二甲醚(PODE)混合燃料,探究不同负荷下混合燃料燃烧及排放特性。结果表明：负荷增大,缸内压力升高,滞燃期减短,而燃烧持续期延长,当量燃油消耗率先下降后上升。排放物方面,NO_x、碳烟和PAHs排放量逐渐上升,HC排放则持续降低,CO排放和1,3-丁二烯排放趋势为先减少后增加。掺混PODE可以进一步增大缸压峰值,放热率峰值升高且更早出现,滞燃期和燃烧持续期略有缩减,当量燃油消耗率上升,而有效热效率降低,加入PODE可以有效降低CO、HC、碳烟和PAHs的排放,但NO_x排放有所上升,对于1,3-丁二烯的影响则是先减少后增加。     

丁醇/柴油混合燃料对压燃式发动机燃烧及微粒排放特征的影响

在一台高压共轨增压中冷四缸柴油机上试验研究了不同工况下,不同掺混比例的丁醇/柴油混合燃料对发动机燃烧及微粒排放特征的影响。结果表明:随着丁醇掺混比的增加,滞燃期延长,预混合燃烧量增加,燃烧相位滞后,且小负荷工况下的影响更为明显。丁醇/柴油混合燃料可在不增加NOx排放的前提下,显著降低排气烟度及微粒排放,但指示热效率较纯柴油略有降低。发动机燃用丁醇/柴油混合燃料的微粒排放绝大多数为超细微粒,比例超过99%;随着丁醇比例的增大,发动机各粒径段微粒数量浓度均有所下降,大负荷工况更为明显。废气再循环(EGR)的引入使得积聚态微粒和总微粒数量浓度明显增加,丁醇的加入使得混合燃料对EGR的耐受性增强。丁醇/柴油混合燃料结合EGR策略可同时降低发动机的NOx和微粒排放。     

增压器对车用柴油机瞬态工况下排气烟度的影响

为了改善车用柴油机瞬态工况烟度排放性能,试验研究了两种不同设计参数的增压器GT35和TBP4对柴油机排气烟度的影响。结果表明:增压器设计参数对柴油机瞬态进气响应及排气烟度有明显的影响。在低转速增转矩和大负荷增转速瞬态工况下,匹配增压器GT35可以大幅度降低柴油机的排气烟度。在其它恒转矩增转速瞬态工况下,增压器GT35所对应的排气烟度也要略好于增压器TBP4。在高转速全负荷工况下,增压器GT35所对应的空燃比、转矩和燃油消耗率等参数指标都劣于增压器TBP4。     

柴油机燃用不同比例二甲醚/柴油混合燃料性能研究

对柴油机燃用不同比例的二甲醚/柴油混合燃料的燃烧性能进行研究。研究结果表明:柴油机掺烧二甲醚后,气缸内的压力和温度都有很大程度的降低,燃烧柔和,滞燃期缩短;随着二甲醚比例的提高,柴油机的排放性能有明显改善,NOx和碳烟排放均下降。     

混合燃料发动机性能的实验研究

测量并分析了由生物燃料、自来水和市售的93^#汽油组成的2种配比的混合燃料发动机的燃料经济性能、动力性能、怠速时的排放性能.结果表明:与燃烧93^#汽油相比,发动机燃烧混合燃料时,怠速时的HC和CO排放显著下降;混合燃料发动机的燃油消耗率在全负荷且转速小于 2 500 r/min的运转条件下降低,在全负荷且转速大于 2 500 r/min的运转条件下升高;在全负荷运转条件下混合燃料发动机的最大转矩下降约 6%、最大功率下降约7%,并且发动机的转矩随转速的增加而迅速降低.     

Investigation of the combustion deterioration of an automotive diesel engine under transient operation

With increasingly stringent emission regulations and demand for fuel economy by the public,the combustion and emission problems of automotive diesel engines during transient operation have become vital and urgent issues.In this study,combustion deterioration has been experimentally analyzed using a heavy-duty turbocharged diesel engine running under transient conditions(constant speed and increasing torque).Optimization of the transient combustion process was performed by adjusting the fuel injection parameters.The results indicated that the notable combustion deterioration relative to steady state operation while transient was a function of the delay in the air-supply to the turbocharged engine,and took the form of combustion phasing delay,resulting in rapidly increasing smoke emission and fuel consumption.However,the delay in combustion phasing can be controlled by advancing the fuel injection timing,effectively increasing thermal efficiency.Unfortunately,smoke and NO x emissions increased at the same time.The deterioration in combustion phasing can also be improved by increasing injection pressure,resulting in decreased smoke emission while NO x emission increased.It is worth noting that the effective thermal efficiency first increased and then decreased as fuel injection pressure increased during transient operation.     

气口喷射DMM/柴油混合燃料实现HCCI燃烧

为了促进缸内均匀混合气的形成,将不同比例的DMM/柴油混合燃料通过气口喷射,在单缸发动机上实现了具有超低排放特征的HCCI燃烧方式,考察了混合燃料中DMM的比例、冷却EGR率对HCCI燃烧的转速和负荷范围的影响,以及负荷、冷却EGR率和进气温度对HCCI燃烧的影响.研究表明,由于DMM/柴油混合燃料显著改善了燃料的雾化特性,因此混合燃料能够在较宽的转速和负荷范围内实现HCCI燃烧.此外,由于混合燃料含有很高比例的氧份,因此容许采用较大比例的废气再循环,并且因为冷却的废气再循环推迟了HCCI的着火时刻.通过燃料改性结合外部废气再循环在较大范围内实现了HCCI燃烧.     

不同大气压力下B10生物柴油混合燃料对柴油机性能的影响

为了探索掺烧生物柴油后大气压力对柴油机性能的影响和变动规律,在高压共轨柴油机上进行了不同大气压力下燃用纯柴油与B10混合燃料的对比试验研究．试验结果表明：随着大气压力升高,两种燃料的动力性均呈上升趋势,有效燃油消耗率和排气温度均呈下降趋势;气压从100kPa下降至81kPa时,外特性的中、高转速区域动力性下降0．7％～3．1％,中、低转速区域动力性下降2．9％～17．8％;在相同气压下,燃用B10混合燃料的动力性比纯柴油时下降0．7％～2．6％,有效燃油消耗率上升0．7％～3．5％．     

柴油机燃烧过程模拟分析

为了解柴油机燃烧的微观情况,利用商用计算软件STAR-CD对增压中冷柴油机进行了燃烧模拟分析。在试验台架上调整供油提前角,针对烟度及NOx排放性能进行了试验,为模拟计算获取了温度、压力等初始条件。对试验工况进行了燃烧模拟,结果表明,喷油过程会形成喷注头部,在喷油后期喷注尾部又从喷注整体上脱落;未来得及燃烧的燃油撞壁后,其小部分向上运动逐渐进入余隙狭缝之中,大部分向下沿ω形壁面形成滚流运动;着火首先发生在油束外缘区域,并且随着燃烧的进行,高温区一直出现在燃油蒸汽的外层。     

柴油机起动测控系统的开发及初步应用

开发了基于循环的柴油机起动过程燃烧、排放测控系统。对一台单缸直喷式柴油机进行了改造,匹配了电控燃油喷射系统,能够实现燃油喷射量及喷油定时的调节。利用瞬时转速、缸压分析了起动过程燃烧组织的优劣,利用单循环采样系统研究起动过程中气体排放物的变化历程。试验结果表明:该系统能够满足柴油机起动过程研究的需要,为研究柴油机起动过程提供了一种有效的测试手段。