基于GT-POWER的喷油策略对柴油机性能影响的研究

本文利用GT-POWER7.3软件建立了长城GW2.5TCI柴油机仿真计算模型,模拟研究了喷油策略对柴油机动力性和排放性能的影响。计算结果表明:若柴油机的每循环供油总量不变,合适的预喷量能提高中高转速下动力性,但后喷会降低柴油机的动力性,且后喷量越大,动力性能下降越明显。适量的预喷能降低柴油机低转速下NO_x排放,但Soot排放有所增加;后喷会增加低转速下NO_x排放,且NO_x排放随着后喷量的增加而增加,但Soot排放则随着后喷量的增加而减少;高转速下,后喷对NO_x和Soot排放影响不大。因此,长城GW2.5TCI柴油机在中低转速范围内可进行适量的预喷和后喷,以提高动力性同时降低NO_x和Soot排放。     

直喷柴油机喷油速率对燃烧及排放的影响

本文研究了预喷射及两种较小初始喷油速率的喷油模型对燃烧及排放的影响,发现初始油速率比小孔油嘴对ＮＯｘ排放的影响更大,而后期喷油速率的增加是影响烟度的一个主要原因。     

喷油系统设计参数对柴油机性能影响研究

以6106柴油机为样机,利用CFD数值模拟软件GT-Power研究喷油系统设计参数对柴油机性能的影响规律。分别对供油提前角、喷油开启压力和喷嘴结构等参数进行计算与分析,并把计算结果与实验数据进行对比,验证了计算结果的正确性、得到了各个设计参数的最优范围值。本文的研究方法和计算结果对内燃机开发具有借鉴意义与参考价值。     

船用低速二冲程柴油机燃烧与排放数值模拟研究

使用CFD软件对一台船用低速二冲程柴油机额定工况点缸内喷雾、燃料着火和燃烧过程、排放物NOx浓度分布及生成总量进行了数值模拟研究。模拟所得压缩压力和最高燃烧压力与实测值基本一致。在额定工况点运行时,柴油机预混合燃烧比例很小,基本呈现单峰状的扩散燃烧特征;燃烧放热初始时刻在上止点附近,整个燃烧持续期约为45℃A。同时,计算所得的NOx生成总量与实测值存在19.15%的偏差。     

船用柴油机的喷油技术

于2004年投产的Bosch模块式共轨系统为排量大于2.5(L·cyl-1)的柴油机提供160MPa的燃油压力。为了达到未来排放法规的要求,Bosch正在研制220MPa的船舶发动机用共轨系统,系统将被分阶段用于所有高速和中速发动机。     

喷油定时对柴油机经济性和排放的影响

燃油喷射装置是柴油机的一个重要组成部分,燃油系统喷油定时对柴油机的性能、烟度、排放、噪音起着至关重要的影响。对比试验不同的喷油定时对柴油机的油耗和排放的影响,并分析如何选择喷油定时使柴油机获得良好的性能。     

喷油提前角对柴油机排放影响的研究

在调整柴油机喷油提前角的情况下,实测了柴油机气体和颗粒排放浓度,并对试验结果进行了分析。当喷油提前角由5°CA调整为7.5°CA时,PM、CO和HC排放值显著降低,NOX排放值显著升高;当喷油提前角由7.5°CA调整为10°CA时,PM继续降低,NOX、CO和HC都有所增加,但幅度都不大。表明增大喷油提前角可有效地降低颗粒排放,但同时要考虑到NOX、CO和HC浓度的增加。该研究对电控柴油机喷油参数的优化具有一定的参考价值。     

喷油定时和燃烧室形状对柴油机燃烧及排放的影响

在保持压缩比不变的条件下,设计了3种不同径深比的燃烧室,并采用CFD数值模拟方法研究了喷油定时和燃烧室形状对柴油机燃烧过程、碳烟和NOx排放的影响.结果表明,随着喷油的推迟,各燃烧室NOx排放均呈下降趋势,碳烟排放则有所增加,尤其是缩口较小的燃烧室,其碳烟生成较多而氧化速率却很低,因此碳烟排放较高.此外,缸内温度为1500～2400K的区域是碳烟生成的主要区域,温度过低不利于碳烟的生成,而较高的温度会促进已生成碳烟的氧化.     

关于中速船用柴油机使用乳化燃油的NO_x和颗粒排放研究

为了准确估测船舶对大气的污染,本文研究了中速船用柴油机NOx和颗粒物的排放特性．文中描述了乳化燃油对排放的影响．使用燃料仓A情况时,增加乳化燃油中水的含量,NOx排放总是下降．当乳化燃油中加入50％体积的水时,NOx大约降低了25％．另一方面,PM（颗粒）排放在某一含水率时降到最小．当含有30％体积水时,PM大约减少了25％．对燃料仓C,在8％体积水时,NOx排放略有下降,而PM大约减少了8％．     

喷油策略对柴油机燃用正丁醇、聚甲氧基二甲醚、柴油混合燃料燃烧和排放特性的影响北大核心CSCD

以柴油(B0)为基础燃料,分别配制掺混体积比20%的正丁醇(B20)及掺混体积比20%的正丁醇+20%的聚甲氧基二甲醚(polyoxymethylene dimethyl ethers,PODE)(BP20)的混合燃料。对比研究不同喷油策略下柴油机燃用B0、B20、BP20的燃烧和排放特性。结果表明:单次喷射策略下,随喷油定时的延迟,燃用B0、B20、BP20时的放热率先升高后降低,氮氧化物(nitrogen oxides,NO_(x))排放减少,碳氢化合物(hydrocarbon,HC)和CO排放增加,燃用B0、BP20的颗粒物总质量浓度先增加后减小,燃用B0、B20、BP20的颗粒物几何平均直径(geometric mean diameter,GMD)先增加后减少。两次喷射策略下,随预喷定时的延迟,NO_(x)排放增加,HC和CO排放减少,颗粒物总质量浓度和GMD增加。柴油中加入正丁醇后,NO_(x)排放降低,HC和CO排放增加,颗粒物总质量浓度和GMD减小。正丁醇/柴油燃料添加PODE后HC和CO排放降低,但NO_(x)排放、颗粒物总质量浓度和GMD略微增加。     

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。     

直喷式柴油机燃用F-T柴油时的性能与排放

煤通过Fischer-Tropsch（F-T）合成可以获得十六烷值高、硫和芳香烃含量极低的F-T柴油.在一台未作改动的单缸直喷式柴油机上对燃用F-T柴油时发动机的性能和排放进行了研究.结果表明,在相同工况下与燃用常规柴油相比,燃用F-T柴油时的滞燃期较短,预混燃烧放热峰值较低,扩散燃烧放热峰值较高,最高燃烧压力略低,最大压力升高率显著下降,燃油消耗率和热效率都得到了改善.燃用F-T柴油可同时降低CO、HC、NOx和碳烟排放,其中NOx和碳烟排放分别平均降低了16.7%和40.3%.研究表明F-T柴油是柴油机优秀的清洁代用燃料.     

液化石油气发动机燃油喷射过程的数值模拟及其试验研究

针对采用普通泵-管-嘴燃油系统的液化石油气(LPG)直喷式发动机,建立了考虑高压油泵柱塞偶件燃油泄漏量影响的燃油系统数学模型,并对燃油喷射过程进行了模拟计算及其计算结果的试验验证,揭示了LPG发动机燃油喷射过程的基本规律与工作特征。研究表明:由于LPG具有较高的饱和蒸汽压和可压缩性,致使其压力上升和下降都比较缓慢,供油持续期加长,油管内燃油残余压力较高,压力波动较大,容易发生二次喷射;通过增大出油阀卸载容积的办法,可以消除LPG的二次喷射等异常喷射现象。     

大功率柴油机高压燃油喷射系统仿真计算与平台试验验证

利用HYDSIM软件对某大功率船用高速柴油机高压燃油喷射系统进行建模、计算,分析结构参数对喷射压力的影响和喷嘴参数对喷射特性的影响,并通过大功率燃油喷射系统试验台对该高压燃油喷射系统进行试验测试,试验结果与计算结果对比表明,二者吻合性较好,从而验证了仿真模型和计算方法的正确性。     

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.     

机车柴油机燃油喷射系统模拟仿真计算

在对某机车柴油机燃油喷射系统改进的过程中,使用计算机模拟软件GT-Fuel对燃油系统的性能进行预分析,在模拟计算的基础上选取合适的方案进行试验验证,结果表明:计算结果和试验结果二者吻合性较好,对设计改进具有指导意义。     

柴油机燃用F-T柴油与0号柴油混合燃料时的性能与排放

开展了直喷式柴油机燃用F-T柴油与0号柴油混合燃料时性能与排放的研究,试验用燃料为0号柴油、含25%和50%F-T柴油的混合燃料以及100%F-T柴油。结果表明,在相同工况下,随着混合燃料中F-T柴油比例的增加,滞燃期缩短,预混燃烧放热峰值降低,扩散燃烧放热峰值增大,最高燃烧压力略微降低,发动机的燃油消耗率和有效热效率得到改善。在负荷特性上,发动机的CO_2、HC、CO、NO_x和碳烟排放随着F-T柴油的加入而降低,其中CO和碳烟在中高负荷时降低幅度最为显著。当F-T柴油掺混比例由0增至25%时,碳烟排放降低效果最为明显,此后随着F-T柴油的继续增加,碳烟排放降低幅度减少。     

喷油提前角对柴油机动力性能影响的研究

喷油提前角是影响柴油机动力性能的一个重要参数。文章通过AVLBoost软件进行柴油机模拟计算,通过实验验证计算与实验结果吻合良好。研究了喷油提前角对柴油机动力性能的影响,提出本实验用柴油机的最佳喷油提前角为10℃ABTDC。     

多段喷射对低速二冲程船舶柴油机燃烧与排放的影响

使用CONVERGE2.3对一台EX340EF-UA二冲程船机建立了三维模型,通过数值模拟研究了75%负荷工况时多段喷射对船机燃烧与排放的影响.模拟结果与实验数据有较好的吻合.模拟结果显示,顺序喷射使NO_x排放减少,燃油消耗率略有增加,碳烟排放随着顺序喷射间隔的增大而增大.小主预喷间隔匹配合适的预喷率易获得较低的NO_x排放,大主预喷间隔匹配合适的预喷率易获得较低的燃油消耗率.采取合适的主预喷间隔和预喷量可以实现NO_x排放和燃油消耗率的同时降低.