二级可调增压共轨柴油机的高海拔燃烧特性

通过高海拔模拟试验研究了VGT二级可调增压柴油机不同海拔的燃烧特性.结果表明,随着海拔的升高,二级可调增压柴油机的滞燃期延长,速燃期放热率增大,但缓燃期放热率和累计放热量均减小,放热率重心向上止点偏移,缸内平均指示压力下降.与单级涡轮增压柴油机相比,二级可调增压柴油机在高海拔的燃烧状态明显改善;海拔5,500,m时,二级可调增压柴油机平均指示压力提高9.1%,,速燃期放热率峰值降低12.9%,,缓燃期放热率峰值增加2.3%,,累计放热量增大11.1%,,滞燃期缩短11.3%,;标定功率提高11.8%,,燃油消耗率降低4.8%,.     

二级可调增压柴油机高海拔瞬态特性仿真

为改善车用柴油机高海拔下瞬态工况涡轮迟滞、进气流量响应慢及油耗和碳烟排放增加等问题,利用GTPower建立高海拔单可变截面增压(VGT)二级可调增压柴油机仿真模型,研究了0、3.5和5.5 km海拔下等速加载和恒载加速两种瞬态工况VGT叶片的调节特性,比较VGT叶片3种控制策略对柴油机瞬态特性的影响.结果表明:等速加载工况下,VGT最优控制策略为加载初期保持VGT叶片开度不变至加载中段,之后开度线性增加至加载后稳态工况对应开度;恒载加速工况下,加速初期开始增大VGT叶片开度,至加载中段开度增加至最大转速对应开度,之后VGT开度保持不变持续至加速结束的调节策略加速性能最好.二级可调增压柴油机高海拔加载、加速性能明显优于原机,5.5 km海拔加载过程转矩平均提高了6.2%,加速过程达到最终稳定转速时间缩短了44.8%,体现了二级可调增压系统改善柴油机瞬态特性的优越性.     

大气环境对增压柴油机缸内燃烧特性的影响

在试验校准的基于GT-POWER的平原环境柴油机工作过程模型基础上,模拟大气环境对增压柴油机输出性能和燃烧特性的影响.计算结果表明:海拔高度从0～4000 m,在外特性工况下,柴油机功率最大下降14%,油耗增加近10%,排气温度最大升高100 ℃,后燃严重;4000 m海拔和0 m相比,缸内燃烧放热率重心最大拖后7℃A...     

柴油机二级可调增压系统高海拔标定试验

通过内燃机高海拔模拟试验台进行了二级可调增压柴油机不同海拔和工况性能试验,研究了高压级可变截面涡轮增压器(VGT)叶片开度对二级可调增压柴油机性能的影响,得到了不同海拔全工况VGT叶片最佳开度脉谱.结果表明:在不同海拔下,大负荷工况VGT叶片最佳开度随转速增加逐渐增大,中、小负荷工况VGT叶片最佳开度随转速增加先减小后增大;随海拔升高,相同工况下的VGT叶片最佳开度逐渐减小;与单级增压柴油机相比,海拔5.5,km二级可调增压柴油机最大转矩和标定功率分别提高了11.0%,和11.8%,,低速转矩平均提高了31.1%,,适应性系数提高了19.2%,,最低燃油消耗率和低速时燃油消耗率分别降低了4.8%,和15.3%,;不同海拔高、低压级增压器与柴油机的联合运行线均位于压气机较高效率区.     

二级增压重型柴油机排放和燃烧特性的试验研究

在一台电控高压共轨柴油机上进行二级增压优化匹配,并以单级增压作为对比基准,分析了不同工况下二级增压柴油机的性能、排放与燃烧特性,研究了进气温度对其的影响。试验结果表明:相对单级增压,柴油机二级增压后低速外特性扭矩达到1 170N.m,烟度与燃油经济性改善幅度分别为99.3%和13.4%;二级增压能够提高EGR的引入能力,减小进气节流损失,并可显著改善中低转速、高负荷时NOx与烟度和燃油消耗率之间的平衡关系;在压气机特性图中二级增压柴油机的运行线远离喘振边界线;在各个工况下,进气温度升高使NOx比排放快速增加,导致柴油机NOx与烟度之间的平衡关系变差。     

二级增压对重型高压共轨柴油机燃烧及微粒排放特性的影响

针对某电控高压共轨重型柴油机匹配二级增压系统后的燃烧、排放及微粒粒度分布特征进行了试验研究,分析了二级增压系统对柴油机性能、燃烧及微粒排放的影响规律。研究结果表明:重型高压共轨柴油机微粒更趋于超细化,核态微粒数量浓度峰值在8~15nm,绝大多数微粒粒径200nm;中高负荷工况下核态微粒比例达93%以上。匹配二级增压系统后,进气量和空燃比明显增大,缸内最高燃烧压力及放热率峰值升高,消光烟度及微粒排放大幅度降低;13工况微粒加权平均比排放量比单级增压减少了75.6%;低负荷工况下核态微粒数量及其所占比例高于单级增压,积聚态微粒数量有所降低;中高负荷工况下50nm以下的核态微粒数量及其所占比例降低,且微粒总数及积聚态微粒数量减少,核态微粒平均粒径增大。     

甲醇柴油对增压中冷柴油机燃烧与排放性能的影响

针对在增压中冷柴油机上燃用不同比例甲醇柴油对发动机燃烧和排放性能的影响进行了研究。结果表明：随着混合燃料中甲醇含量的增加,发动机动力性略有降低,使用经济性提高,缸内最大压力和温度降低,NOx和碳烟排放降低,HC排放增加;CO排放小负荷下大幅增加而在大负荷下略有降低。     

柴油机采用二级增压性能的试验研究

针对某直列六缸增压中冷柴油机,在标准试验条件下通过台架试验进行了一级增压和二级增压对柴油机性能影响研究,分析了二级增压对柴油机各性能指标影响。同时,在原机基础上进行了性能改善的研究。研究结果表明:二级增压可提高柴油机有效热效率,减小柴油机的燃油消耗率,降低碳烟排放,进一步提高柴油机动力性能。通过适当调整供油提前角,在对其他性能指标影响较小的前提下,降低缸内最高燃烧压力。     

F-T柴油对增压柴油机燃烧过程及振动特性的影响

在4100QBZL直列增压中冷型柴油机上燃用F-T柴油,对比分析了F-T柴油与0#柴油的燃烧与振动特性。结果表明:燃用F-T柴油后,缸内压力略低于0#柴油,压力升高率有较大程度的降低。低负荷下燃烧始点有较大提前,高负荷下稍有推后。F-T柴油放热平缓,预混燃烧放热峰值降低,扩散燃烧放热峰值有所升高。在不同工况下F-T柴油缸盖振动加速度信号的幅值均低于0#柴油。振动加速度在200~8000 Hz范围内都有较大的幅值,高频成分的能量较0#柴油少。     

可调二级增压柴油机瞬态加载性能的试验

对柴油机用可调二级增压系统进行了瞬态加载试验研究,建立了可调二级增压系统的柴油机瞬态试验系统,通过全工况范围内的稳态试验进行了可调二级增压旁通阀调节规律分析研究.基于稳态的旁通阀调节规律确定了瞬态加载过程的试验方法,进行了3条转速线上的瞬态定转速加载性能试验.试验结果表明:较低转速高负荷时应关闭涡轮旁通阀来改善燃烧,相应瞬态过程中在低负荷时也应关闭旁通阀来避免增压压力上升缓慢和排放性能差等问题.针对较高转速提出了一种修正调节规律,从而有效地提高了增压系统对柴油机加载过程的响应特性,同时也改善了烟度排放.     

高压共轨柴油机高海拔燃烧温度特性

利用高原环境模拟试验和数值模拟相结合的方法,研究了高海拔(低气压)条件对缸内平均燃烧温度和温度场的影响.结果表明:高海拔下,缸内最高燃烧温度和不同曲轴转角对应的温度增大.随海拔的升高,缸内每循环油气质量呈线性下降趋势,海拔每升高1,km,下降3.5%,~7.0%,,且3~5,km海拔下降速度高于0~3,km海拔,油气质量的大幅下降造成缸内热容物质的减少,成为柴油机高原下燃烧温度升高的主要原因.在全负荷工况下,累积放热量随海拔的升高而减小,每千米海拔减小3%,~7%,.等负荷工况下,3,km海拔累积放热量基本同平原保持不变,4,km和5,km海拔下则升高.不同工况累积放热量随海拔变化也对燃烧温度造成影响.数值模拟结果表明:喷注在高原环境下喷射速度、着壁和沿缸壁发展的速度更快,缸内高温温度场的扩展速度更快.高原后燃阶段高温温度场的范围明显扩大,通过对喷油参数进行优化能够缩小高温温度场的范围,减少后燃.     

493柴油机增压前后燃烧特性的对比分析

４９３柴油机是四角ω形直喷燃烧室的车用高速发动机,为了提高其强化指标,改善其配套能力,降低燃油消耗率和有害排放量,对该机型进行了脉冲涡轮增压改造。作者利用自己开发的微机高速数据采集和处理系统,对４９３柴油机增压前后的燃烧状况进行了测试和对比分析,得到了一些很有意义的分析结果。     

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。     

EGR对增压柴油机排放特性的影响

废气再循环(EGR)是降低柴油机NOx的一条有效技术路径.对于轻型车用增压中冷柴油机,采用从涡轮前取气回流到压气机后的高压EGR系统.应用真空驱动的弹簧膜片式EGR阀,真空度由控制器根据输入的电压信号量决定,从而控制EGR阀的开度.在不同工况下,研究了EGR阀的流通特性,分析了柴油机的HC、CO、NOx排放,烟度和比油耗随EGR率的变化规律.     

涡轮增压柴油机高海拔(低气压)性能试验研究

在内燃机高海拔(低气压)模拟试验台上，对不同模拟海拔高度下的涡轮增压柴油机性能进行了试验研究。分析了海拔高度的变化对涡轮增压柴油机动力性、经济性的影响，研究了涡轮增压柴油机最大转矩、最低燃油消耗率随海拔高度的变化规律，为进一步提高高海拔地区涡轮增压柴油机的性能提供了重要的理论依据。     

EGR对燃用煤制油增压柴油机燃烧与排放的影响

在一台增压柴油机上通过试验方法研究了废气再循环(exhaust gas recirculation,EGR)对煤直接液化柴油(diesel from direct coal liquefaction,DDCL)和普通石化柴油的燃烧及排放的影响。试验结果表明:DDCL着火滞燃期比柴油长,燃烧持续期比柴油短,这种差别在40%EGR率下更明显;相同策略下DDCL燃烧对应的最大压升率高于柴油;当进气氧浓度低于19%后DDCL燃烧产生的NOx排放浓度低于柴油;不论采用何种控制策略,DDCL燃烧产生的碳烟排放浓度总低于柴油,产生的CO和HC排放浓度总高于柴油;柴油机分别燃用DDCL与柴油的油耗率很接近,随着EGR率的增加,DDCL的燃油经济性逐渐差于柴油。     

高压共轨柴油机高海拔部分负荷燃烧特性

利用内燃机高原环境模拟试验台,对经过高海拔标定后的某高压共轨柴油机进行了部分负荷燃烧特性试验,研究了高原环境条件对柴油机部分负荷燃烧特性的影响.结果表明,在不同的部分负荷工况和海拔范围下,柴油机燃烧过程随海拔的变化规律不同.高原条件下对喷油参数优化能够改变燃烧相位,提高循环热效率,改善燃烧.随海拔增加,放热率峰值降低;高速大负荷下最高燃烧压力在优化限制值附近,低负荷下随海拔的升高而下降,每千米下降0.2~0.5,MPa;最高燃烧温度随海拔的升高而增大,每千米升高50~100,K.     

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。     

高海拔二级增压系统与喷油系统匹配模拟

建立基于可变几何截面增压(VGT)二级可调增压柴油机高海拔工作过程仿真模型,并进行了验证.将反向传播(BP)神经网络与仿真模型相结合,完成柴油机高海拔、变工况下增压与喷油系统控制参数的匹配模拟计算.结果表明:与原机相比,优化后柴油机在5.5 km海拔下,低转速增压压力和进气流量平均提升24.2%和26.9%,最大转矩提高9.1%,低速转矩平均提高了38.9%,标定功率提升6.7%,低速燃油消耗率平均降低了3.7%,空燃比平均降低了9.7%.高海拔低转速下,柴油机动力性得到有效提升,中、高转速下,最高燃烧压力降低至限制值以下,达到了预期的优化目标.