喷油策略与EGR对柴油机低温燃烧影响试验研究

为研究喷油策略及废气再循环(exhaust gas recirculation,EGR)对柴油机低温燃烧特性和排放特性的影响,在一台电控高压共轨柴油机上进行了试验研究。研究结果表明:EGR率的升高提高了进气比热容,降低了缸内最高燃烧压力及缸内平均温度,延长了滞燃期,降低了NOx排放,由于进气氧浓度及碳烟氧化速率的降低,增加了碳烟排放;中小EGR率下,提高喷油压力,加速油气混合程度,可以有效降低碳烟排放;推迟燃烧重心CA50到上止点后7°之后造成燃烧效率降低,扩散燃烧持续期延长,导致碳烟排放升高。     

柴油机燃用二元煤基燃料的燃烧和碳烟排放特性

为缓解石油短缺现状并降低柴油机有害物排放,采用二元煤基燃料在1115型单缸柴油机上进行了甲醇均质混合气F-T柴油引燃燃烧试验,对比分析了不同F-T柴油供油时刻和引燃量对燃烧和碳烟排放的影响。研究结果表明:随着供油时刻由16°CA BTDC提前至24°CA BTDC,碳烟排放最高降低27%,滞燃期变长,燃烧持续期先减小后增大,放热率中心先靠近后远离上止点;随着引燃量的增加,放热率中心缓慢接近上止点,滞燃期和燃烧持续期变短,中低负荷下,碳烟排放趋于平稳,高负荷下,碳烟排放逐渐变大。通过调整F-T柴油的供油时刻和引燃量可以对燃烧和碳烟排放进行匹配优化。     

缸内喷射CO2对柴油机均质压燃影响的初步研究

采用气体喷射系统向气缸内喷射CO2,研究了CO2喷射始点和循环喷射量对均质压燃(HCCI)柴油机燃烧特性和排放特性的影响。试验结果表明:CO2缸内喷射可以有效控制燃烧始点和降低NOx排放。随着CO2喷射始点提前和循环喷射量增大,爆发压力和缸内温度降低,低温和高温放热始点推迟,压力升高率降低;NOx排放降低,碳烟、HC和CO排放升高。另外,燃烧相位的改善,减小了压缩负功,使指示热效率也比未喷射CO2时增大。     

添加高比例丁醇对柴油机燃烧和排放的影响

通过试验结合数值模拟的方法,研究了1,400,r/min、平均指示压力1.0,MPa工况下柴油机采用丁醇/柴油混合直喷和双喷射两种方式的燃烧和排放特性.结果表明,双喷射方式的指示热效率降低且指示比油耗明显升高;混合直喷方式具有最长的滞燃期,而丁醇高的汽化潜热是滞燃期明显延长的主要原因.两种喷射方式的燃烧持续期均比纯柴油的短,混合直喷方式的燃烧持续期最短.与纯柴油相比,混合直喷和双喷射的NOx排放分别增长了28%和9%,燃烧过程中具有更宽的高温区域是混合直喷方式NOx排放升高的原因.混合直喷方式的碳烟排放比纯柴油方式降低约40%,其原因是掺混丁醇后降低了燃烧总体当量比和改善了局部当量比分布均匀性.双喷射由于局部当量比过浓,造成燃烧过程中碳烟峰值较高,而对碳烟最终排放的改善效果不如混合直喷方式.     

正丁醇/柴油发动机燃烧排放特性及喷油、燃烧室形状影响

针对某型号直喷柴油机,建立了该柴油机中单缸完整燃烧室及气道三维模型,使用三维计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)分析软件CONVERGE对其进行模拟计算,研究了正丁醇掺混比例对柴油机燃烧排放的影响。结果表明:随着正丁醇掺混比例的提高,峰值缸压、滞燃期和燃烧速度均呈递增趋势,碳烟及CO排放量逐渐减少,NO_x排放量小幅增加。为了进一步改善缸内燃烧情况和降低污染物排放,对正丁醇掺混时喷油策略、燃烧室几何形状的综合影响进行了研究,结果表明:掺混时多次喷油及采用合适的燃烧室模型可以有效改善掺混后缸内油气混合情况,增加缸内湍动能强度,进一步降低碳烟排放量。与纯柴油工况对比,掺混并采用多次喷油策略后碳烟排放明显下降,且通过掺混能够有效简化喷油策略,但弱化了燃烧室形状对碳烟排放量的影响。     

基于改进的详细碳烟模型的柴油燃烧碳烟颗粒物的生成特性

采用改进的详细碳烟模型,耦合了由正庚烷和甲苯组成的混合燃料的简化反应机理.在碳烟模型中,考虑了反应中生成的乙炔类异构体和多环芳香烃前驱物对碳烟颗粒成长过程的影响作用,分别以可视化发动机和单缸柴油机台架试验的结果,对详细碳烟模型预测柴油机碳炯生成和氧化过程的准确性和有效性进行了验证.结果表明,模拟得到的缸内压力、放热率曲线以及着火时刻和试验结果吻合较好,得到的碳烟浓度瞬态二维分布与采用双色法得到的试验结果较为接近,碳烟排放量的模拟值与试验值的变化趋势基本一致,因而本文的详细碳烟模型可较好地预测不同工况条件下柴油机碳烟颗粒排放的变化趋势.同时,采用提出的详细碳烟模型对柴油机内碳烟颗粒数密度和平均尺寸进行数值模拟,研究其在柴油机缸内的变化情况,结果表明,碳烟颗粒的直径在预混燃烧期和急燃期急剧增加,在缓燃期以及燃烧后期收敛于某一稳定值.     

后喷射和正丁醇对柴油机碳烟影响的数值模拟

采用 CFD 计算程序耦合正庚烷-正丁醇-多环芳烃简化动力学模型,并结合多步现象学碳烟生成模型,研究了在将 NOx控制在2.0,g/(kW·h)情况下后喷射和含氧燃料正丁醇对碳烟生成过程和排放的影响．结果表明,后喷射提高燃烧后期温度、增强碳烟氧化和增强燃烧后期缸内充量运动,是其降低碳烟排放的主要原因;正丁醇降低碳烟排放主要是通过降低碳烟前驱物多环芳烃浓度和增强油气混合过程即降低当量比实现的．在后喷射基础上应用含氧燃料正丁醇,可以在 NOx排放保持不变的前提下大幅度将碳烟排放(0.032,g/(kW·h)降低至0.007,3,g/(kW·h)).因此采用多次喷射耦合 EGR 结合含氧燃料正丁醇,是降低柴油机排放的有效技术途径,可以显著改善柴油机碳烟排放．     

机电联合控制LPG-柴油双燃料增压发动机的研究

对增压柴油机燃用 L PG-柴油双燃料、采用 2种机电联合控制方案进行了较为深入的研究 ,对比分析了原柴油机和机电联合控制 L PG-柴油双燃料发动机的动力性、燃料经济性和碳烟、NOx、CO、HC排放。机电联合控制方案 1的试验研究表明 :掺烧 L PG后 ,可以显著地降低柴油机的碳烟排放 ;但在小负荷范围内 ,燃料消耗率略有增加 ,HC、CO排放增加较多。机电联合控制方案 2的试验研究表明 :双燃料发动机和原柴油机外特性相比 ,转矩几乎不降低 ,燃料消耗率略有下降 ,碳烟排放显著降低 ,NOx、CO排放变化不大 ,HC排放增加 ;双燃料发动机和原柴油机负荷特性相比 ,燃料消耗率在小负荷范围内持平而在中等以上负荷略有下降 ,碳烟排放显著降低 ,NOx 排放变化不大 ,HC、CO排放在小负荷范围内基本相同而在中等以上负荷略有增加。     

进气氧浓度和喷油正时对柴油机低温燃烧特性影响的试验研究

在一台四缸增压直喷式柴油机上进行不同进气氧浓度和喷油正时对柴油燃料低温燃烧特性影响的试验研究。研究结果表明:降低进气氧浓度,缸内压力和放热率峰值迅速下降,放热率始点推迟,滞燃期延长,有效燃油消耗率增加,氮氧化物(NO_x)排放大幅降低,CO排放增加。当进气氧浓度较高时,碳烟排放变化较小,而随着进气氧浓度的进一步下降,碳烟排放急速增加。在相同的进气氧浓度下,随着喷油正时的提前,滞燃期先减小后增大,CA50逐渐向上止点靠近,最大压力升高率增大,燃油消耗率下降,NO_x和碳烟排放增大,CO排放减小。     

柴油机燃用新型戊醇混合燃料的燃烧和排放特性

戊醇是一种能量密度较高的新一代生物质燃料,与低碳醇相比,具有与柴油更好的互溶性和较高的十六烷值.在一台单缸柴油机上研究对比了不同喷油时刻下3种不同掺混比例的戊醇、生物柴油和柴油混合燃料的燃烧和排放特性.结果表明:与柴油相比,添加戊醇后,混合燃料的最高放热率升高,燃烧持续期缩短,热效率提高.戊醇混合燃料的碳烟排放显著降低,其中戊醇-生物柴油-柴油混合燃料的碳烟排放降低效果最佳,最高降幅为85.7%;且NOx排放下降,最大减少了11.2%,即采用戊醇混合燃料可实现碳烟和NOx排放的同时降低.     

用补气改善公交柴油车急加速烟度研究

公交车用柴油机急加速时回涡轮增压器滞后及机械与气体的惯性影响，造成进气量不足，排气烟度恶化。作者试图通过公交车上的压缩空气系统，对涡轮增压器实施补气和加速的途径来改善柴油机的加速冒黑烟问题。探讨了在公交车上采用空气补气的方案，在D6114柴油机上分别作了补气和不补气对柴油机性能影响的试验，并探讨了影响补气效果的因素。试验证明，这是一种比较经济而有效的方案。     

某船用中速相继增压柴油机旁通控制策略优化研究

某船用中速相继增压柴油机由一台增压器工作切换至两台增压器工作后排气总管温度偏高。针对该问题对柴油机进排气旁通策略进行优化研究。首先建立该中速柴油机工作过程仿真模型并校验;然后利用仿真模型对改善排气总管温度偏高问题的控制策略进行优化设计,并对优化后的控制策略进行试验验证。结果表明:优化后的旁通控制策略能够使切换点工况的排气总管温度平均降低35℃左右,各缸排气温度略有上升,燃油消耗率基本保持不变。     

瞬态EGR对柴油机低温燃烧切换平顺性影响

针对传统燃烧(CDC)与低温燃烧(LTC)双模式柴油机在燃烧模式切换过程中出现的平均指示压力(IMEP)波动、发动机工作平顺性差的问题,基于自主设计开发的单缸柴油机,进行了燃烧模式切换过程瞬态废气再循环(EGR)影响研究.研究表明:燃烧模式切换过程中EGR率变化与燃油喷射变化不同步是造成IMEP波动的主要原因,在110...     

减少柴油机暖机阶段HC排放的控制策略研究

柴油机在起动后的暖机过程中排出大量含有未燃碳氢(HC)的蓝烟，给人类健康和社会环境都带来极大的危害。本研究提出降低柴油机暖机阶段未燃HC排放的控制策略，并在试验基础上对不同转速与负荷时柴油机的HC排放浓度和HC排放总量进行了比较与分析，找到一种HC排放浓度和HC排放总量都较小的工况作为柴油机的暖机工况，证实了优化控制的可行性。     

Effect of hydrogen fuel at higher flow rate under dual fuel mode in CRDI diesel engine

The prime intention of this work is to provide a maximum replacement for diesel using hydrogen in a common rail direct injection equipped diesel engine. The experiment was conducted upto 5.2 kW brake power constant speed water-cooled engine. In the combustion chamber, diesel fuel was injected at a crank angle of 23⁰ bTDC, making it an ignitor for the premixed mixture of hydrogen and air. Hydrogen is injected at 6 different proportions ranging from 6 to 36 liter per min (LPM). The air and hydrogen gas were mixed homogeneously using the timed manifold injection technique, which was controlled through the in-house PC based data acquisition (DAQ) program developed on data factory. The electronic control unit helps to induct the hydrogen for a period of 211⁰ CA during the suction stroke. Performance, emission and combustion studies were made with the different levels of hydrogen injection, which proves that the 30 LPM of hydrogen provide the best results. Further, 30.65% improvement was achieved in brake thermal efficiency with 23.48% decreased brake specific energy consumption. This also helped to reduce the harmful emissions like CO, CO_2, UHC and smoke by 22.3%, 14%, 32.74% and 43.86%, respectively. However, oxides of nitrogen emission level was increased by 7.3% compared to that of the diesel fuel at its maximum power output setting. The duration of the combustion also reduced due to the higher flame speed character of hydrogen. Thus, the overall results conclude that the addition of hydrogen improved the performance factors and reduced all the emission values of the common rail direct injection diesel engine at an optimum level of 30 LPM.     

进气预混乙醇对柴油机碳烟与NOx排放的影响参数研究

在一台自然吸气式直喷柴油机上，按照组合燃烧的要求．全面、系统地研究了不同喷嘴孔径、不同供油定时、不同喷醇的始点对发动机碳烟、NOx排放以及经济性的影响．研究结果表明，为了获得更低的碳烟和NOx排放以及优越的能量经济性，与燃用纯柴油的发动机相比，采用进气预混乙醇的组合燃烧发动机的柴油供油定时可以稍迟或保持不变，燃油喷嘴的孔径应适当减小，预混乙醇的发动机负荷起点应适中．     

Parametric studies for improving the performance of a Jatropha oil-fuelled compression ignition engine

A single cylinder, constant speed, direct injection diesel engine was operated on neat Jatropha oil. Injection timing, injector opening pressure, injection rate and air swirl level were changed to study their influence on performance, emissions and combustion. Results have been compared with neat diesel operation. The injection timing was varied by changing the position of the fuel injection pump with respect to the cam and injection rate was varied by changing the diameter of the plunger of the fuel injection pump. A properly oriented masked inlet valve was employed to enhance the air swirl level. Advancing the injection timing from the base diesel value and increasing the injector opening pressure increase the brake thermal efficiency and reduce HC and smoke emissions significantly. Enhancing the swirl has only a small effect on emissions. The ignition delay with Jatropha oil is always higher than that of diesel under similar conditions. Improved premixed heat release rates were observed with Jatropha oil when the injector opening pressure is enhanced. When the injection timing is retarded with enhanced injection rate, a significant improvement in performance and emissions was noticed. In this case emissions with Jatropha oil are even lower than diesel. At full output, the HC emission level is 532 ppm with Jatropha oil as against 798 ppm with diesel. NO level and smoke with Jatropha oil are, respectively 1162.5 ppm and 2 BSU while they are 1760 ppm and 2.7 BSU with diesel.     

富氧燃烧对柴油机排放特性的影响

柴油机因其废气中的碳烟排放高而被排除在清洁发动机之外。减少碳烟排放的一种方法是增加缸内空气的氧含量，使燃烧更彻底充分进行。本文介绍了在S195柴油机上进行富氧燃烧试验。对其排放特性进行比较与分析，通过试验研究，找到在富氧条件下同时降低碳烟和NOx排放的方法。     

进气喷甲醇降低柴油机加速冒烟的研究

针对柴油机瞬态工况排放黑烟的现象,采用同步往进气道喷甲醇加以抑制的方法进行了研究.为此开发了一套根据发动机工况变化的甲醇喷射的电控系统.在一台高速非增压直喷柴油机上对进气喷甲醇和纯柴油的瞬态烟度排放两种情况进行了试验对比研究.结果表明,以城市公交车的起步加速和加载加速工况以及发动机高低转速下的增转矩瞬态工况为对象,进气喷甲醇的方法可以减少烟度排放达到50%以上,说明采用进气喷甲醇为柴油机解决冒黑烟问题提供了一种技术途径.     

限制单缸柴油机烟度的试验研究

介绍一种限制单缸柴油机烟度的方法。采用在高压油泵内限制总供油量的方法，使发动机在加速和过载等过程中不致过量供油，既控制了柴油机的排气烟度又能节约燃油。试验是在Ｓ１９５型柴油机上进行的。试验结果表明，该方法限制烟度效果显著，使用简单，有利于在单缸柴油相机上推广。