气波增压柴油机排气管设计与实验

柴油机采用气波增压可有效降低NOx和烟度排放，匹配气波增压器的柴油机需重新设计排气管，除满足安装要求外，就是要保证进入气波增压器的排气压力稳定。设计侧向和中央出口渐扩式排气管，基于三维设计软件CATIA对这2种管进行几何建模及结构分析，确定满足气波增压要求的排气管结构，然后再基于流动分析软件ANSYS对这些试验管进行流动分析，综合考虑确定性能较好的排气管，加工出该管并进行台架实验。实验结果表明：采用该排气管的气波增压柴油机的动力和排放性能，在低转速下优于原机；在中等转速下接近原机；在高转速下比原机差。     

气波增压柴油机进气管设计与试验研究

基于SOFIM涡轮增压中冷柴油机的进气管,设计SOFIM气波增压柴油机的进气管,利用正交设计优化试验进气管的结构组合,基于三维设计软件UG对这些试验管进行几何建模及结构分析,找出质量最轻、内腔容积最大的进气管,然后再基于ANSYS对这些试验管进行流动分析,找出进气量最大的进气管,综合结构和流动优化结果,确定最终的气波增压柴油机(PWSD)进气管.然后,采用制成的该管模型,在气道实验台上进行流动实验,结果表明,该管比原管进气量平均提高近7%.最后,采用铝合金铸造出该管,进行台架实验,结果表明,中、低转速下,进气量平均提高近6.54%;中、高转速下,进气量平均提高近4.65%.     

基于排放特性的小型风冷柴油机燃烧过程研究

小型风冷柴油机受结构限制,中小负荷冷却强度偏大,使柴油机CO、HC的比排放偏高。为了探索CO、HC的生成机理,达到中国非道路柴油机第3阶段排放标准,以186F风冷柴油机为研究对象,研究了不同压缩比、有无排气再循环（EGR）试验条件下的污染物排放特性。结果表明,不同方案的NO_x比排放变化率不超过4%,两种压缩比对比结果为：CO、HC的排放分别变化了41.1%和53.9%;有无EGR方案CO、HC的排放分别变化了19.5%和22.5%。通过示功图分析得出结论：CO、HC的生成量主要与滞燃期内的压缩温度有关,在10%负荷工况下压缩终了温度达860 K以上,可有效降低CO、HC的排放;通过不同技术方案协同优化燃烧过程,可使柴油机整机比排放低于中国非道路柴油机第3阶段排放限值。     

柴油/甲醇不同掺烧方式燃烧过程和排放对比分析

在不改变4B26增压柴油机结构的前提下,对柴油机气道喷射甲醇与柴油/甲醇直接混合燃料进行了燃烧过程、排放性能试验,对两种柴油/甲醇掺烧方式的燃烧过程与排放进行了分析。试验结果表明：与柴油/甲醇直接混合相比,柴油机气道喷射掺烧10%甲醇,气缸压力相差不大,缸内平均温度较低,低负荷时滞燃期较长;气道喷射甲醇大幅度降低排气温度,NOx和碳烟排放降低效果较为显著,HC和CO排放较高。与燃烧柴油相比,两种方式掺烧10%甲醇时,发动机的动力性变化不大,缸内平均温度都有所降低,滞燃期有所延长;NOx和碳烟排放降低,HC和CO排放有所增加。     

基于排气温度动态模型的在线观测器研究

排气温度传感器作为柴油机排放控制和状态监测的重要部件,广泛应用于柴油机电子控制领域。为满足二级增压中低压级涡轮后排气温度传感器在线故障诊断与容错控制的需要,以某特定型号发动机为例,建立排气温度动态模型来反映缸内燃烧状况,利用空燃比、转速和海拔高度对排气温度因子进行虚拟标定;构建包含1阶滞后环节的排气温度在线观测器,并针对典型工况对观测器有效性进行稳态和动态验证。研究结果表明：基于排气温度动态模型的在线观测器可实现涡后排气温度的在线估计,稳态精度达到±3%以内,动态精度达到±8%以内,响应时间小于3 s;所 构建在线观测器具有良好的计算精度和动态响应性能。     

高原地区柴油机机油流动损失仿真与试验研究

针对某些柴油机在高原地区出现的机油压力偏低问题,通过试验测试、理论分析与计算流体力学仿真,对润滑系统各处的机油流动损失进行研究。研究结果表明：环境压力影响整个油路的基础压力,随着海拔的升高,压油泵前压力随环境压力等量降低,导致泵前机油汽化出现了吸空现象,使得机油质量流量下降,主油道压力明显降低;流量一定时,随着管径的增加管路流动损失逐渐降低,但流动损失变化率逐渐变小,直角弯头对流动损失影响很大,当弯管半径与管道半径大于1.5后,流动损失变化趋于平缓。试验表明：采用改进方案后,在低转速区域,发动机机油压力增加30%左右,中、高转速的机油压力提高50%以上。     

Test and Analysis for Spraying Ammonia in Diesel Engine

A certain amount of ammonia reducer were directly injected into the 4102BZLQ Diesel engine’s combustion chamber when the combustion temperature decreases to 1573-1073K, NOx generated could be reduced to 1.11g/(kW·h). Based on PRF combustion mechanism, NO was tested by using the heavy-duty diesel engine test cycle of ESC thirteen conditions[1], the ammonia spray angle and amount were tested and optimized in different conditions. The test results show that the thermal efficiency of Diesel engine does not decrease while NO exhaust decreases.     

柴油发动机颗粒排放物的组分研究

重点对柴油机的颗粒排放物进行分析研究,将柴油机颗粒排放中的碳和可溶性有机成分(SOF)分离开来,并对SOF的来源进行了进一步的分离.研究结果表明:润滑油对柴油机颗粒排放中SOF的贡献不容忽视,降低柴油机润滑油消耗量和改善润滑油品质是降低柴油机颗粒排放的重要技术措施之一.     

非道路用柴油机与车用重型柴油机排放标准相关性研究

介绍了非道路用柴油机排放法规的国内外现状,根据车用重型柴油机的排放标准和非道路用柴油机的排放标准,选择不同型号的柴油机分别进行了8工况与13工况排放实验,分析了两种测试循环的异同点以及控制排放污染物的重点工况.研究表明,8工况与13工况测试循环排放物分担率虽存在一定差异,但在一定程度上,排放物的控制工况相近.     

燃油温度对电控单体泵增压柴油机性能影响研究

为了给柴油机电控系统提供喷油控制参数的修正策略,在1 台电控单体泵式涡轮增压柴油机上进行了燃油温度对柴油机性能影响规律的试验研究。试验结果表明:在一定温度范围内, 随着燃油温度的升高,柴油机的喷油压力和每循环喷油量近似线性地减小、最高缸内燃烧压力近似线性地减小、主燃期会近似线性地增加,最终导致有效功率、排气温度、进气压力近似线性地减小, 有效燃油消耗率近似线性地增加。     

匹配二级顺序增压系统的柴油机高原特性仿真

为了满足柴油机在海拔0～5500 m内功率输出要求,提出了二级顺序增压系统的方案.针对CA6DL2柴油机,根据高原功率恢复指标计算确定了增压系统参数并进行了低压级增压器的选型.利用循环模拟软件GT-Power进行了柴油机高原特性仿真计算.结果表明:发动机与二级顺序增压系统匹配良好,在保持平原输出功率不变的同时,海拔5 ...     

150系列柴油机增压系统的研究

本文在总结150系列柴油机增压工作的基础上,论述增压系统各个主要环节的研制进展和整机性能分析并对今后发展提出相应的建议。     

掺氢对Cummins ISM370柴油机CO、CO2、HC排放特性的影响

为降低柴油机的排放,近年来,研究加入氢气对重型柴油机排放所产生的影响逐步引起了研究者的关注。在Cummins ISM370柴油机中添加不同比例氢气(最高氢气占进气管氢气空气容积比达7%)与柴油组成混合燃料,进行CO、CO2、HC等排放特性研究。研究结果表明:在各种负荷下,氢气和柴油的混合燃料有助于降低CO、CO2比排放,但总体对THC影响不大;随掺氢量增加,CO、CO2和THC的各自比排放随着负荷的变化规律不尽相同;应该根据负荷选择恰当的加氢比例,最大限度发挥加氢对减少排放的积极作用。     

进气门晚关米勒循环对柴油机燃烧和排放影响的研究

基于D6114柴油机的BOOST模型,分析了进气门晚关米勒循环对柴油机燃烧和排放的影响。结果表明：推迟进气门关闭时刻可以减小压缩阶段的压力和温度,从而使滞燃期增长;但是由于缸内工质的减少,缸内平均温度和碳烟排放升高;增压压力的提高可以弥补进气损失,研究发现进气门晚关结合提高增压压力及推迟喷油,可同时降低NO_x和碳烟的排放;在保持爆发压力与原机相同时,采用米勒循环度M60、喷油正时推迟2°CA的方案,油耗降低4 g/（kW·h）,碳烟排放降低6%,而NO_x的排放量降低了31%.     

电动增压器对柴油发动机低速稳态性能的影响

相比于涡轮增压,电动复合增压技术可以提高发动机进气流量和进气响应。通过研究电动增压器转速对发动机扭矩、空燃比和经济性的影响,得出外特性工况下电动增压器的最佳工作点。基于废气涡轮增压器功率、进气功率和燃烧效率,对电动复合增压发动机进行性能仿真,并将电动复合增压发动机与原机进行性能对比。结果表明:电动复合增压系统可以有效提升发动机低速大扭矩区域的工作性能,发动机低速大扭矩区域增加约18%,油耗在220 g/(kW·h)以下区域增加约16.7%;在指示功率增量中,动力循环功增量远大于增压功率提升;增压功率增量主要由废气涡轮增压器的增压功率提升组成;废气涡轮焓降功率提升是废气涡轮增压功率提升的主因。     

出口压力对柴油喷油器流量特性影响的试验研究

柴油机高压燃油系统中,喷油器内部燃油的高速流动易导致喷孔内部出现空化,从而影响喷油特性。为了研究喷油器的进出口压力对燃油在喷嘴里的流动的影响,设计了一套出口压力可调的试验装置,针对高压共轨喷油器进行了不同出口压力下的喷油规律测量,研究了出口压力对喷油率的影响。试验发现：由于进出口压力差很大,喷嘴内部为空化流动;空化流动时,当入口压力不变时,改变出口背压,喷油率不变化,流动出现阻塞现象;出现空化后,增加出口压力,流量系数增大。     

进气门晚关米勒循环对高强化柴油机燃烧和换气影响的研究

为了探索米勒循环技术对于燃烧和换气过程的影响,在1台高强化单缸柴油机上应用进气门晚关米勒循环进行了试验和仿真研究。进气门关闭时刻分别为上止点后-110°CA（原机）、-86°CA和-70°CA. 发动机试验在转速3 600 r/min、指示升功率77 kW/L、过量空气系数1.6的高强化运行工况下展开。通过对试验平台建立一维热力学计算模型进一步分析了米勒进气相位对换气过程参数的影响。研究结果表明：随着进气门关闭时刻的推迟,由于有效压缩比的降低,缸内压缩终了工质温度和压力均显著下降,在相同功率条件下最大燃烧压力和温度、最大压力升高率、排气温度均显著下降,有助于降低高强化柴油机缸内的热力负荷;随着进气门关闭时刻的推迟,压缩过程中的米勒损失和进气回流率增加,充量系数、泵气损失均下降;进气门晚关的米勒循环还明显降低了NO_x排放,改善了燃油消耗率。     

对置活塞二冲程柴油机换气子阶段完成比例研究

针对对置活塞二冲程柴油机自由排气、扫气和后充气3个换气子阶段,开展不同换气子阶段对换气过程影响研究,了解不同换气子阶段在整个换气过程中的完成比例。以某对置活塞二冲程柴油机为研究对象,在建立一维仿真模型并验证其准确性的基础上,通过缸内二氧化碳质量的变化研究了该柴油机3个换气阶段在整个换气过程中的完成比例。通过改变转速、压差和排气背压研究了这3种影响 因素对不同换气阶段的影响。结果表明：该柴油机在发动机转速1 200 r/min、压差0.013 MPa、 背压0.18 MPa时,自由排气、扫气和后充气3个阶段在换气过程中的完成比例分别为64.42%、35.57%和0.01%;自由排气完成比例随着转速的增加而逐渐下降,扫气阶段完成比例逐渐增加;进排气压差的影响效果与转速相似;排气背压的改变对不同换气阶段完成比例的影响不明显,只对换气过程中缸内二氧化碳的质量变化影响较大。     

一种微侧压力活塞柴油机运动件的新构思、设计与分析

为了进一步提高目前高机动性运载车辆柴油机保险期、功重比,减少活塞组摩擦阻力,平衡活塞往复惯性力,作者构思了一种大功率微侧压力往复活塞式X型柴油机,文章阐述了该柴油机运动件的基本工作原理,开展了800kW功率级柴油机关键零部件的三维模型设计与运动学仿真及分析.所构思的该型柴油机与目前装备的柴油机相比,可具有保险期长、功重比高、活塞组摩擦阻力小、能完全平衡运动件往复惯性力等特点.     

重型车辆柴油机气缸当量漏气面积检测模型研究

针对非拆解状态下重型车辆柴油机压缩过程缸内漏气状况难以定量检测的问题,建立柴油机缸套-活塞环漏气过程的双环几何简化模型。通过分析压缩行程中缸内气体的流量与压力变化,推导活塞环当量漏气面积的数学表达式。分析缸套-活塞环热变形对漏气面积的影响,建立缸套-活塞环的当量漏气面积检测模型。利用柴油机保险期试验的拆解检测数据验证模型的准确性。结果表明：当量漏气面积计算结果与柴油机缸套磨损状况一致,与柴油机工况相关性较低,该模型能够较为准确地反映柴油机当前的漏气状况。