冷、热EGR对柴油机性能、燃烧及排放特性的影响

为在保持柴油机动力性和经济性能的同时有效改善其排放性能,在一台4缸柴油机上针对6、12、24mg循环喷油量的负荷工况(记作低、中、高负荷)对比研究了冷、热废气再循环(EGR)对性能、燃烧及排放特性的影响。结果表明:EGR的引入减少了新鲜进气量,整体上延长了滞燃期,减缓了燃烧放热速率,降低了压力升高率;热EGR提高了进气温度,使低负荷时的碳氢化合物(HC)排放显著降低,热效率提高,而高负荷高EGR率时由于过量空气系数偏低引起了热效率的明显降低,对最大压力升高率的降低作用也弱于冷EGR;随着EGR率的提高,三种负荷下的氮氧化物(NO_x)排放均大幅度降低,碳烟排放在低、中负荷时较低,而在高负荷时则明显升高,NO_x与碳烟排放之间出现此消彼长的矛盾趋势。冷的高EGR率下的碳烟排放升高幅度减小,有效地缓解了这种矛盾。综合分析低、中、高负荷下的热效率及排放,低负荷时为提高热效率宜采用热EGR,高负荷时为降低过高的压力升高率并兼顾热效率则更适合采用冷EGR。     

EGR率对船用柴油机中低负荷燃烧排放性能影响的仿真及试验研究

在船用高压共轨柴油机TBD234V6上进行了中低负荷工况下EGR率对柴油机燃烧排放性能影响的试验研究。应用AVL-FIRE软件建模,对柴油机缸内燃烧过程进行CFD仿真分析。仿真和试验研究结果表明:中低负荷工况下采用EGR能够有效降低NO_x的排放。EGR率较小时,对柴油机的性能影响较小;当EGR率较大时,柴油机的工作性能恶化,soot排放迅速增多。特定工况下的CFD模拟结果显示:随着EGR率的增加,燃烧过程的最高压力和最高温度降低,放热速率减小,燃烧过程变得平缓。     

高比率冷EGR与进气富氧对柴油机燃烧及排放特性的影响

对普通增压中冷柴油机,采用富氧进气与高比率冷EGR相结合的技术,实现缸内富氧燃烧。未经优化的情况下使用富氧燃烧,NO排放随氧浓度的上升而大幅增加。富氧进气与高比率冷EGR相结合,可以显著降低碳烟的排放并抑制NO的过度增长,同时保证发动机的燃烧热效率和输出功率不降低。将不同浓度的氧气、EGR废气及空气三者充分混合,冷却后引入气缸参与燃烧;调整掺氧浓度和EGR率,考察发动机在各种掺比下的燃烧及排放特性。试验结果表明:在1 600 r/min全负荷工况,进气内通入20%~30%的EGR废气及23%的氧气,可有效抑制NO及碳烟排放,并能保证发动机具有良好的动力性。     

EGR率对机车柴油机工作性能的影响

EGR技术是减少柴油机NOx排放的主要手段,但是EGR技术会对柴油机动力性能造成一定影响.使用计算机仿真计算的方法,针对大功率柴油机在不同EGR率情况下的工作情况进行了研究,对比分析了不同EGR率情况下柴油机的动力性能和排放情况.     

高低压EGR系统对低速柴油机性能和排放影响的研究

以某型6缸低速二冲程柴油机为研究对象,建立GT-POWER一维仿真模型,研究高、低压EGR系统对柴油机性能及排放的影响。研究结果表明:随着EGR率的上升,高压EGR系统中压气机运行点从中心高效区向低效区和流量减小的方向移动,而低压EGR系统的流量和压比变化较小;高压EGR系统缸内压力始终低于低压EGR系统,在低负荷时,导致燃烧速度和放热率峰值低于低压EGR系统;燃油消耗率随着EGR率的增加呈上升趋势,当EGR率增加到一定程度时燃油消耗率上升更明显,并且高压EGR系统燃油消耗率明显高于低压EGR;两种EGR系统都能降低NO_x排放,但相同EGR率时,高压EGR系统NO_x减排效果更好。     

EGR策略对防爆柴油机性能的影响研究

随着我国非道路移动机械用柴油机第三、四阶段排放标准的逐步实施,防爆柴油机的尾气排放成为亟待解决的一大关键问题.通过对某防爆柴油机加装EGR系统后,运行在不同负荷工况下的工作过程进行研究,分析EGR策略对发动机性能的影响并为其技术升级提供理论支撑.结果表明,随EGR率增大各工况下NOx排放均显著下降,而防爆柴油机功率和有...     

十六烷值对柴油机冷起动和排放影响的试验探讨

柴油的十六烷值对柴油机冷起动和排放有一定影响。本文通过在柴油内加入不同品种和数量的添加剂形成的五种不同十六烷值的柴油进行试验，比较了十六烷值对发动机的最高气缸压力、放热率、冷起动性能、尾气中碳氢化合物和液态与固态微粒排放的影响。     

EGR对直喷式柴油机冷起动过程着火燃烧的影响分析

通过在一台135单缸直喷柴油机上分别进行内部EGR（IEGR）、外部EGR（EEGR）条件下的冷起动试验,分析了内、外部EGR对柴油机冷起动过程着火燃烧性能及排放的影响。加入内、外部EGR后,由于EGR中含有大量的燃油蒸气、部分氧化产物等活性成分,初始着火循环的着火燃烧性能得到显著改善。在冷起动过程中,加入一定量的内部或外部EGR,有利于提高燃烧过程的稳定性。但过大的外部EGR量,将导致发动机燃烧极度不稳定甚至失火。由试验结果还可以看到,加入适当的内、外部EGR,均能有效地改善冷起动过程的烟度排放。对于NOx排放,当采用外部EGR方式时,有明显的改善作用;但当采用内部EGR方式时,由于残余废气的热效应,NOx排放随内部EGR量的增大而增大。     

燃料挥发性对柴油机性能及排放的影响

针对不同的发动机热状态及压缩比，试验研究了燃料物化特性对柴油机稳态及过渡工况下性能、排放的影响规律。应用自行开发的柴油机过渡工况控制系统及排气采集装置，模拟车用柴油机实际工作时的加速状态，对具有相同十六烷值但有不同挥发性能燃料的HC排放特性进行了研究，利用气相色谱仪对HC排放成分进行了分析。研究结果表明，采用挥发性好的燃料，可有效降低排气烟度，提高有效热效率，在发动机热状态不好及压缩比较低等燃烧条件恶劣、HC排放高的情况下，可有效地降低HC排放。     

柴油和碳酸二甲脂混合燃料对柴油机性能的影响

碳酸二甲酯(DMC)具有含氧量高、沸点低、与柴油互溶性好等特点,适合作为柴油机的燃料添加剂。在轻型直喷式柴油机上对柴油机燃用柴油和碳酸二甲脂混合燃料后,柴油机的燃烧特性、传热特性、排放特性进行了研究。结果表明:燃用柴油和碳酸二甲酯混合燃料后,柴油机的碳烟排放大幅度下降,缸内辐射传热量减少,热效率提高。     

一种含氧燃料对柴油机性能的影响

按照内燃机的燃料设计理论,设计了一种新型柴油含氧添加剂,乙酸-2-甲氧基乙酯(MEA),并在一台TY1100直喷柴油机上研究了柴油与不同比例MEA的混合燃料对柴油机动力性、经济性和排放性能的影响．结果表明,在柴油机参数不作任何改动的情况下,燃料中随着MEA添加比例的增加,柴油机碳烟、HC和CO排放都明显降低,但对NOx排放的影响较小．当MEA的体积分数达到20％时会导致柴油机动力性的显著下降,而在15％时,发动机的碳烟平均下降约50％左右,功率仅下降5％,所以认为15％是一较佳的混合比例．15％MEA混合燃料可使发动机的热效率提高近2个百分点,是一种很有应用前景的含氧燃料．     

甲醇-汽油混合燃料电喷汽油机性能的试验研究

在一台多点电喷汽油机上,系统开展了燃用高比例的甲醇汽油混合燃料(甲醇的体积比为85%)M85时发动机的动力性,经济性和排放特性。研究结果表明:电喷汽油机燃用M85时,动力性明显改善,经济性明显提高,有效热效率明显提高;CO和NOx的排放有明显改善,但HC排放明显恶化。     

喷射参数对柴油机燃烧与排放特性的影响

在一台共轨柴油机上进行了喷射压力、喷射定时、后喷量及后/主间隔角等喷射参数影响作用的试验研究,利用FIRE软件数值模拟获取微观场变化信息,综合分析了喷射参数对缸内燃烧与有害排放物生成的影响机理及规律.结果表明,提高喷射压力和提前喷射定时有利于改善燃油经济性及碳烟排放,但在喷射压力较高(120～130,MPa),喷射定时提前到上止点前2°CA时,再提前喷射定时对碳烟的影响不大,而NOx的生成量显著增加,同时会引起燃烧粗暴.当后/主间隔角一定(15°CA),后喷量为1.5～2.0,mg时,烟度值达到最低,降幅为28%左右;后喷量为1.5,mg时,后/主间隔角在25,oCA附近,烟度达到最低,降幅达到20%.因此,引入后喷时需要选取适当的后/主间隔角和后喷油量,既要增强后喷燃油对缸内流场的扰动效果,使得更多的氧气进入主喷的燃烧产物区,加速碳烟的氧化又要避免进入高温缺氧区域内的后喷燃油量过多以及燃烧过于拖后等负面影响.     

燃料成份和性质对柴油机排放的影响

基于大量燃料试验资料,文中综合分析了燃料性质和成份对柴油机排放的影响,并阐述了其影响规律,为燃料优化、调配与应用引出了思路。     

GTL/柴油混合燃料对直喷式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和微粒采集系统,试验研究了GTL/柴油混合燃料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:与普通柴油相比,添加GTL燃料有利于降低柴油机排放,对消光烟度及微粒排放降低效果更明显.在稳态工况下,随GTL添加比例的增加,有害排放物均有所降低,当GTL添加比例超过20 %后改善效果不明显.在恒转速增转矩瞬态工况下,当GTL添加比例小于20 %时,NOx排放降低,PM排放变化不明显,当GTL添加比例增加到60 %时,PM、DS排放显著降低,但NOx却有所升高.     

柴油/甲醇的组合燃烧对废气涡轮增压柴油机排放的影响研究

研究了在4102型废气涡轮增压柴油发动机上采用柴油／甲醇组合燃烧方式后对发动机各种排放的影响。试验结果表明,在比油耗降低的同时,碳烟、NOx和CO2的排放量也得到减少;虽然HC和CO排放有所升高,但是由于排气温度始终高于400℃,可以通过催化转换器将其转化。     

F-T柴油对直喷式柴油机燃烧和排放的影响

在两种不同供油提前角下研究了燃用F-T柴油对直喷式柴油机燃烧和排放特性的影响,结果表明:发动机不做任何调整时,与0号柴油相比,燃用F-T柴油的滞燃期较短,预混燃烧放热峰值较低,扩散燃烧放热峰值较高,最高燃烧压力和最大压力升高率较低,燃油消耗率和热效率都得到了改善,HC、CO、NOx和碳烟排放同时降低。当供油提前角推迟3℃A时,燃用F-T柴油燃烧持续期明显缩短,预混燃烧放热峰值、最高燃烧压力和最大压力升高率进一步降低,扩散燃烧放热峰值略有升高,燃油消耗率变化不大,NOx排放进一步降低, HC、CO和碳烟略有增加,其中HC排放与原柴油机相当,而CO和碳烟仍远低于原柴油机。     

柴油机排气后处理技术的研究进展及存在的问题

简要介绍了国内外柴油机排气后处理最新技术及其应用现状 ,阐述了它们各自的特点以及有待改进的方面 ,并对满足未来超低排放法规的柴油机排气后处理技术进行了展望。