柴油机排气制动测试台架的研制与使用

详细介绍了一种用柴油机带动柴油机的全新理念的排气制动功测试方案、排气制动耐久考核方法，给出了柴油机排气制动测量结果并与普通柴油机进行了对比试验。     

防爆柴油机排气冷却系统工况仿真分析

以柴油机为动力源的工程车辆被广泛应用在石油、化工、军工、油漆等行业中,其作业过程往往会产生易燃、易爆物质,从而形成爆炸性危险环境,导致火灾、爆炸等安全事故的发生,为了保障安全生产,有必要对具有防爆特性的柴油机做深入研究。应用防爆叉车测试工况下的热平衡温度数据,对防爆柴油机及排气冷却系统的运行工况进行建模和仿真计算,并着重分析了防爆叉车测试工况系统下防爆柴油机排气冷却系统存在的问题,最后根据排气冷却系统试验研究数据分析和仿真结果,为防爆柴油机排气冷却系统的优化设计提供了方向及理论支持。     

柴油机组内部锈蚀的典型事件分析

首先对柴油机内部锈蚀原因进行分析。柴油机放置一段时间后调试前发现内部锈蚀,在此期间在试验间内的机组试验台上先后进行了三台机组试验(试验时恰逢雨季空气湿度较大),机组试验台累计工作近134小时。由于柴油机与机组试验台排气系统共用一个排气烟囱,机组试验时造成该柴油机排气系统负压,致使环境空气沿特定路径在柴油机内部流通,在流通过程中,随着温度降低,湿度增加,饱和后形成冷凝水,气缸内部分冷凝水流入油底壳,之后在柴油机进排气系统及油底壳存留的冷凝水再蒸发成水蒸气弥漫于柴油机进排气系统及柴油机内腔,从而造成柴油机的内部锈蚀。然后根据锈蚀的零部件精密度、配合情况采取了不同的除锈工艺。最后提出预防措施:发动机/机组连接到测试台上之后必须在1周内进行试验;发动机/机组未运行达2周时必须进行封存;所有测试台上的发动机/机组在运行后应急蝶阀必须全部关闭。     

基于AVLFIRE的柴油机试验台架排气系统内部流场的数值分析

针对小型柴油机试验台架排气管接头拆装麻烦、流通特性不好、影响测量准确度等的问题,提出采用滑板式排气管接头代替原装的排气管接头,建立了GD190柴油机试验台架排气系统的计算流体动力学(CFD)模型,应用AVL FIRE软件进行仿真分析和对比试验,数值模拟结果表明,滑板式排气管接头具有良好的流通特性和较大排气的质量流量,但流场中存在气体流动不顺畅,也有明显的涡流存在,对其结构尺寸进一步优化,保证试验台架测试的准确度。     

基于MotoTron的余热回收控制系统优化研究

为了实现柴油机排气余热回收系统及其控制系统的工程化应用,对一套已有的柴油机排气余热回收系统的控制系统进行了优化研究。其中,结合该套柴油机排气余热回收系统的技术特征和基于MotoTron快速原型开发平台,对控制系统的传感器、执行器等硬件及控制策略进行了优化设计。此外,还使用了优化后的MotoTron快速原型控制系统控制该套柴油机排气余热回收系统进行了台架试验研究。研究结果表明了经优化设计的控制系统能较好地控制该套柴油机排气余热回收系统的运行,能为其进一步的工程化应用奠定基础。     

柴油机试验过程中影响NOx排放的因素分析

随着重型车国六排放法规的实施,针对柴油机的污染物排放测试流程和要求进一步复杂化,柴油机在试验过程中容易出现NOx排放不稳定现象。针对此问题,通过分析EGR故障、尿素喷嘴精度及试验初始温度条件等因素对柴油机NOx排放结果的影响,并在一台国六轻型柴油上进行试验验证,试验结果表明EGR故障和发动机初始试验冷却液温度会引起明显的NOx原排增加,WHTC比排放增加6%-26%,同时尿素喷嘴结晶老化将会导致NOx尾排一致性偏差增大,而较低初始排气温度会延长SCR到达工作温度的时间,导致NOx尾排增加。为保证柴油机在不同试验室、不同环境条件下测试结果的一致性和准确性,在试验过程中监控这些影响因素是非常必要的。     

车用柴油机排气微粒捕捉器测试仪的研究

为了满足车用柴油机排气捕捉器安全使用的需要,本文提出了一种捕捉器微粒沉积量实时检测技术,介绍了微粒测试仪的组成及工作原理,并对测试结果具有一定影响的一些因素进行了分析。研究结果表明,在检测范围内,测试结果基本不受柴油机工况的影响。这一检测技术可以对车用柴油机排气微粒捕捉器微粒沉积量进行实时连续检测,具有一定的应用价值。     

某型增压柴油机排气系统的仿真研究

排气系统设计是否合理对柴油机的性能有着重要影响,为了探求某型增压柴油机采用不同排气系统的优越性,本文以内燃机性能仿真软件GT-Power为平台,建立了工作过程仿真模型,利用试验数据验证了模型的可靠性。柴油机采用脉冲增压系统,针对定压增压系统和MPC增压系统对原机的排气系统进行了重新设计,建立了定压增压系统和MPC增压系统的柴油机模型,并分别对其进行了稳态工作过程计算,着重分析研究了采用不同排气系统对该柴油机性能的影响,为该柴油机排气系统的改进提供了参考依据。     

4105增压柴油机排气系统模拟分析

排气系统是柴油机重要部件之一,对柴油机的性能、噪声等方面有很大的影响。为了更高效的优化排气系统,采用GT-POWER软件建立了柴油机排气系统模型,并对4105柴油机排气系统进行模拟分析。研究了排气支管长度、管径,排气总管管径,排气歧管管径变化对发动机性能的影响。通过选取不同数值来比较柴油机的扭矩、功率和充气效率。最终确定排气支管管径、长度以及排气总管管径等参数。为4105柴油机排气系统的设计提供理论参考。     

车用柴油机WHTC与ETC瞬态测试循环排气温度及排放对比试验研究

在两台不同型号的车用柴油机上进行WHTC及ETC循环排放测试试验,以研究WHTC冷启动循环、WHTC热启动循环及ETC循环下发动机排放(CO、HC、NO_X、PM)特性差异。试验结果表明:WHTC冷启动循环下发动机排气温度及冷却水温度在0~800s范围内均低于WHTC热启动循环,总体排放明显偏高,其中CO、HC及PM排放差距较大,NO_X排放差距则相对较小;WHTC循环下排气温度及冷却水温度在循环绝大部分时间范围内均低于ETC循环,总体排放明显偏高,其中CO、HC及NO_X排放差距较大,PM排放差距则相对较小;该试验结果可为柴油机节能减排研究提供技术支持和研究经验。     

不同海拔国六柴油机的性能现状分析

针对某国六柴油机,采用进排气海拔模拟系统,开展了全MAP性能试验、WHTC与WHSC排放测试循环试验,系统分析了不同海拔国六柴油机的性能现状。研究发现：随着海拔的升高,柴油机动力性逐渐降低,且在低转速和高转速区域最大降低幅度可达50%以上;全MAP性能试验对应的燃油消耗率逐渐增加,WHTC与WHSC排放循环的BSFC同也呈现增加的趋势;柴油机不同海拔的排放特性显示,2400 m及以下海拔时,NOx排放均能够满足国六排放法规要求,但海拔超过2400 m时,其排放急剧升高。     

重型柴油机DOC前温度对NO2生成影响性的研究

本文以某国六高压共轨柴油机器为研究对象,着重阐述对影响柴油氧化催化器(Diesel Oxidation Catalyst, DOC)二氧化氮生成的因素分析,基于柴油机台架稳态测试,进行试验验证,结果表明T4温度和排气流量是影响二氧化氮的重要因素,当T4(DOC前温度)温度不同时对二氧化氮的生成速率也会不同;当排气流量较小时二氧化氮的生成速率高一些,反之当排气流量较大时生成二氧化氮的速率会低一些。通过此次研究提高了对NO₂有效控制提升了载体的被动再生能力,延长了主动再生周期,改善了载体耐久性能。     

基于CPSO-BP神经网络的柴油机排气门间隙故障诊断

针对柴油机排气门间隙故障信号不易提取的特点,提出了将混沌粒子群神经网(Chaotic particle swarm optimization-Back Propagation,CPSO-BP)聚类模型应用于柴油机排气门间隙故障诊断.首先,采用经验模式分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)对柴油机振动信号进行分解,将得到的前6个模态函数能量百分比作为反映故障状态的特征参数,重构BP神经网并用混沌粒子群算法对其结构和权值进行优化;最后,基于优化的神经网对排气门间隙为0.2mm,0.4mm,0.6mm等3种故障工况的信号进行聚类.结果表明:所有样本的测试结果均与实际状况一致,该方法可以较好地用于排气门间隙故障诊断.     

小型非道路柴油机前置DOC对DPF被动再生影响的研究

本文分析了DPF(颗粒捕集器)在非道路柴油机排放控制上的重要性,针对小型非道路柴油机的工作特点和排放测试循环,在试验中测试前置DOC(氧化催化器)对DPF被动再生能力的影响。试验表明:前置DOC无论在稳态工况还是瞬态工况,对排气温度的提升均不明显;两种循环均能对NO2的转化率提升20%左右,从而加强了DPF被动再生能力,减缓了实际累碳速度。在瞬态循环以及非道路机械实际工作中,"高转速"占比较大,更大的排气流量不利于NO2的转化率,需要在DOC载体长度以及催化剂涂覆量上进行弥补。     

船舶柴油机排放试验NOx不确定度评估

依据GB15097-2016《船舶发动机排气污染物排放限值及测量方法(中国第一、二阶段)》进行船舶柴油机台架测功机排放试验测量NOx排放量,按照不确定度评估方法,从试验环境、仪器设备、试验测量方法和原理等角度,建立了船舶柴油机排放试验NOx不确定度计算公式,并对其进行评估计算,得到其扩展不确定度。     

基于RBF神经网络的柴油机排气温度智能检测方法的研究

排气温度是反映柴油机工作性能的重要参数.通常排气温度是采用热电偶等传感器进行数据监测,一旦传感器失效,就很难准确得到符缸排气温度实际测量值.本文针对柴油机热工参数之间复杂的非线性关系,提出了采用RBF神经网络技术融合柴油机热工参数数据进行智能检测的方法,以此对柴油机排气温度进行状态监测,达到了较高的检测精度.计算机仿真与实际应用表明,利用神经网络的智能检测技术预知柴油机的热工参数,对柴油机进行监测是切实可行的.     

小型柴油机DPF选型试验分析研究

为了满足国五排放法规,柴油机颗粒捕集器是降低柴油机颗粒物排放的首先考虑的技术。随着制造技术的不断升级,柴油机颗粒捕集器的孔壁厚度可以被制造得越来越薄,关键能降低柴油机颗粒捕集器的排气阻力,从而降低油耗,提高再生性能,但同时也降低了可靠性风险,特别是降怠速时的超温风险。在柴油机性能开发过程中,需要对颗粒捕集器进行相关的选型试验,使颗粒捕集器满足可靠性的前提下,尽可能地降低排气阻力,降低油耗,提高再生性能。本文就柴油机颗粒捕集器的选型试验进行了深入的分析研究,提出了一种简单的选型方案,不仅缩短了试验开发周期,而且降低了成本,对于小型柴油机的颗粒捕集选型试验具有重要指导意义。     

柴油机微粒金属丝网过滤体特性及反吹再生的初步研究

根据柴油机排气微粒净化的需要,开发出一种新型烧结金属丝网过滤体。对金属丝网过滤体的阻力特性和微粒捕集特性进行了试验研究;同时根据金属丝网过滤体的特点,设计了压缩空气脉冲反吹过滤体再生系统,并进行了初步的再生试验。研究结果表明,金属丝网过滤体具有良好的特性,完全能够满足柴油机排气微粒捕集的要求;金属丝网过滤体反吹再生是可行的。     

柴油机SCR系统文丘里管摩阻仿真分析与结构优化

设计一套柴油机尾气文丘里管引射净化装置。为了减少文丘里管的摩擦阻力,尽可能降低对柴油机功率和油耗的影响,利用Fluent对文丘里管压力分布进行模拟分析,分析其排气阻力,并优化文丘里管的入口角度和出口角度。分析得出入口角和出口角均为11°时,设计的文丘里管排气阻力最小。在不同转速下测试加装优化的文丘里管对柴油机油耗、功率的影响。结果表明:引射装置具有良好的吸入性,且对柴油机功率和油耗的影响较小,平均使柴油机功率下降0.9%,油耗平均增加了1.2%。     

基于多目标优化的柴油机VNT–vEGR系统开发研究

为了在兼顾柴油机经济性和颗粒物排放的前提下,进一步降低氮氧化物(Nitrogen oxides,NO_x)排放以实现良好的柴油机综合性能,设计带文丘里管废气再循环系统的可变涡轮增压系统(Variable nozzle turbo+Venturi-exhaust gas recirculation,VNT+vEGR)。针对排气旁通阀涡轮增压(Wastegate,WG)柴油机原机,进行文丘里管废气再循环系统(Venturi-exhaust gas recirculation,v EGR)的设计和与可变涡轮增压器(Variable nozzle turbo,VNT)的匹配研究,并进行经济性、氮氧化物和颗粒物排放仿真计算研究。应用试验设计方法技术(Design of experiment,DoE)对VNT-vEGR系统进行多目标优化研究。研究结果表明,相比于配备排气旁通阀涡轮增压器的柴油机原机,对VNT-v EGR系统柴油机应用Do E进行多目标优化匹配后,欧洲稳态测试循环(European steady-state cycle,ESC)工况加权油耗值基本保持不变,氮氧化物加权排放量下降约49.5%,能够实现良好的综合性能。