直喷式柴油机燃烧过程气体全量取样系统开发及其在缸内微粒形成过程研究中的应用

本文介绍了新研制的直喷式柴油机燃烧过程气体全量取样系统设计及各组成部分的工作原理与结构，并用它测量了６１０２Ｑ型直喷式柴油机一种工况下的缸内微粒形成历程。该系统还可研究ＮＯｘ、ＣＯ、ＨＣ的形成历程，为探索污染物形成及控制机理提供了一种新手段。     

柴油机燃烧形成微粒的形态特性及微量元素分析

基于电控燃油喷射柴油机的全气缸取样系统,利用场发射透射电子显微镜和图像处理技术,对柴油机燃烧过程中形成微粒的形态特性和微量元素进行了分析.结果表明,柴油机燃烧过程中形成的微粒主要呈现两种形态:一种是由基本碳粒子凝结而成的典型微粒;另一种足富含金属和非金属元素的无定形微粒.其中金属元素主要来源于润滑机油,贯穿整个燃烧过程,且独立存在.另外,典型微粒具有分形结构特性,分维数介于1.2～1.74,且在扩散燃烧初期有降低的趋势.     

柴油机缸内取样系统喷油压力模糊控制策略研究

针对柴油机全气缸取样系统对试验缸电控燃油喷射的特殊要求及喷油压力模型难以确定的特点,采用模糊控制方法,对电控燃油喷射系统的喷油压力进行控制研究.将所设计的控制算法应用于全气缸取样试验单缸机,结果表明,喷油压力在20～120MPa范围内任意可调,且具有较强的鲁棒性和较高的稳定性,取得了良好的控制效果.     

柴油机排气微粒部分流稀释取样系统的研制

设计了一种用于柴油机稳态工况下微粒测量的部分流稀释取样系统,该系统稀释通道内径为１５０ｍｍ全长为２３５０ｍｍ,稀释通道内稀释排气流量为５５６ｍ＾３／ｈ,雷诺数为７３０００,稀释比用ＣＯ２分析仪测量发动机排气和稀释通道内稀释排气的ＣＯ２浓度来计算,试验证明此仪器试验重复性良好。     

柴油机全气缸取样技术存在的几个问题

本通过专门的试验或计算，对柴油机全气缸取样技术存在的几个问题进行了分析与讨论，这几个问题是：如何定义取样转角，执行机构延迟时间的分散性对取样控制精度的影响；微粒的壁面沉积；取样时刻缸内正常未燃燃油液滴对微粒、ＨＣ测试结果的影响；高转速下取样的可能性。     

基于电控燃油喷射技术的柴油机全气缸取样系统的设计与开发

在CY6102BZLQ直喷柴油机上,开发了一套基于电控技术的全气缸取样系统．介绍了该系统各组成部分的结构和工作原理．系统通过电控技术,在取样过程中实验缸只进行1-2次喷油,取样机构和稀释系统迅速打开燃烧室空间并淬灭化学反应,气门停开机构适时关闭进、排气门．系统可实现模拟EGR、增压中冷、电控高压共轨燃油喷射等先进柴油机技术,是研究现代柴油机燃烧过程及污染物生成、演化历程的重要工具．     

柴油机缸内微粒粒数粒径分布规律的研究

基于柴油机全气缸取样系统,采用商用电子低压冲击仪(ELPI)和透射电子显微镜(TEM),对柴油机燃烧过程中凝聚微粒的粒数浓度、粒径分布和基本碳粒子的粒径分布进行了研究.研究结果表明,凝聚微粒粒数浓度随曲轴转角呈单峰状分布,峰值出现在上止点后14～18℃A,燃烧后期约70%以上的微粒粒数被氧化燃烧;凝聚微粒粒数、粒径呈类似对数正态分布,频度最大值出现在100～200 nm.构成凝聚微粒的基本碳粒子粒径呈高斯分布,最大值出现在15～30 nm,平均粒径为19.7～29.7 nm,且在上止点后12～15℃A出现最大值.     

电控高压共轨柴油机排气微粒的测量及数值模拟

利用改进后的全气缸取样系统,对不同工况下高压共轨电控柴油机燃烧过程中的微粒生成历程进行测量.同时,采用三维CFD数值模拟方法分析了微粒的生成机理.结果表明,微粒质量浓度曲线呈单峰状,微粒生成质量随负荷的增大而增加;发动机排出微粒是碳烟粒子生成和氧化这两个过程综合作用的结果.加强缸内的气流运动和合理组织燃烧过程,有助于减少微粒的生成.     

用现象学燃烧模型计算非直喷式柴油机微粒,NOx和CO的形成历程

本文应用离散脉冲喷准维现象学燃烧模型计算了一涡流室式柴油机气缸内微粒，ＮＯｘ和ＣＯ的形成历程，并与用全气缸取样法实测法实测的气缸内微粒，ＮＯｘ和ＣＯ的形成历程进行了对比，两者具有较好的一致性。     

柴油机缸内瞬时取样阀的研制及其喷雾浓度场的取样分析

本文描述了瞬时取样阀结构和控制电路的设计。所采用的电磁振荡式控制电路和圆盘式电磁铁结构使得取样阀电磁铁具有较小的电磁滞后,从而保证了取样阀有较短的动作时间。柴油机缸内取样试验证明:最小开阀时间可达0.8ms。在发动机不着火情况下的缸内取样试验得到了较理想的燃油分布和变化规律。由此可证明作者所设计的瞬时取样阀和控制系统是可行的。     

利用燃烧室内直接采样研究直喷式柴油机微粒的形成

本文叙述了直喷式柴油机微粒（ＰＭ）的形成。并利用一种电磁驱动的采样阀系统在燃烧室内直接进行燃气采样。 对应于不同的曲轴转角和燃烧室内不同位置,分别测量了总微粒及两种组分,可溶性有机成分和不可溶性有机成分的浓度。测量发现,沿着油束喷射轴线方向采样位置上ＳＯＦ的浓度较高,靠近燃烧室壁面附近的采样位置上ＳＯＦ和ＩＳＦ的浓度比远离壁面位置的高。 实验结果显示,ＳＯＦ的形成明显受到油束壁面激冷的影响,燃烧室中微粒的浓度也比排气中的高得多。     

利用进气反吹缸内燃烧再生的柴油机微粒过滤器

开发了一种以耐高温滤袋为过滤元件的柴油机排气微粒过滤器系统。采用相同的两个滤袋,一个用于过滤柴油机排气中的微粒,把微粒沉积在滤袋的外表面,另一个利用自然进气流反方向把已沉积在滤袋外表面的微粒吹掉,使微粒随进气流再回到气缸内,在燃烧室中燃烧,达到袋滤器再生的目的。通过系统中各阀门的开关保证二个滤袋在规定的时间间隔按"过滤"和"再生"模式轮换工作。所开发的系统在一台单缸柴油机上进行了验证性试验。结果表明,袋滤器能保证90%的过滤效率。在过滤时间和再生时间相等的稳定工况下,可保证袋滤器的阻力不超过允许值。当再生间隔为10 min时,维持最大过滤阻力为13.3 kPa。这表明进气过程不仅能把滤袋捕集的微粒重新吸回气缸中,而且微粒能在燃烧室中烧掉,使滤袋不需辅助手段自行再生。     

柴油机全气缸取样系统及其缸内微粒形成过程研究中的应用

本文介绍了柴油机全气缸取样系统各组成部分的设计和工作原理。用该系统成功地测量了两种工况下柴油机燃烧过程中形成的微粒质量变化历程并进行了分析。该系统可以为柴油机燃烧过程的研定提供新的手段。     

直喷式柴油机气缸内燃空混合及燃烧过程的数学模型

建立了直喷式柴油机气缸内燃空混合与燃烧过程的多区准维模型,采用紊流射流理论推出了壁面射流模型,并在正确描述喷注贯穿的基础上细致地建立了空气卷吸模型。此外,还考虑了滴径分布、液滴蒸发、着火延迟、对流与辐射换热和气缸内温度均匀化等因素,理论计算与实测结果吻合良好,证明了模型的实用性。     

用现象学燃烧模型计算非直喷式柴油机微粒、NO＿x和CO的形成历程

本文应用离散脉冲喷射准维现象学燃烧模型计算了一涡流室式柴油机气缸内微粒、ＮＯ＿ｘ和ＣＯ的形成历程，并与用全气缸取样法实测的气缸内微粒、Ｎ０ｘ和ＣＯ的形成历程进行了对比，两者具有较好的一致性。     

增压直喷式柴油机缸内燃烧可视化及其排放的试验研究

采用AVL缸内视频系统对增压直喷式柴油机CC490ZQ实际工作在低、中转速下,缸内燃烧过程进行了可视化试验研究,同时测量了其烟度、HC、C0及NOx并进行了分析。结果表明：进气涡流是着火初期火焰分布形态的主要控制因素,随着负荷和增压压力的升高,导致燃烧室中心区的扩散燃烧及其比例增加;湍流混合对直喷式柴油机缸内混合燃烧起主要控制作用。     

105系列直喷式柴油机新燃烧系统开发

本文研究出一种高性能柴油机燃烧系统，该系统完全是在燃烧理论和优化匹配理论的基础上，通过在缸径为105mm的柴油机上研究、试验所得。该燃烧系统在整机功率提高而耗油率减少的情况下对整机并无任何特殊的材料和加工等要求，使柴油机性能得到全面的提高，适合于大批量组织生产。     

汽车柴油机排气微粒后处理系统的开发及研究

介绍所开发研制的以过滤体微波再生技术为基础的汽车柴油机排气微粒后处理系统的总体组成、工作原理及其特点。对装有６１１０Ａ型柴油机和排气微粒后处理系统的ＣＡ１４１型柴油车进行了整车台架及道路试验,考核了微粒后处理系统在柴油车实际使用条件下的净化效率、系统的工作可靠性和耐久性。研究了后处理系统对汽车动力性的影响以及降噪能力。研究结果表明,后处理系统基本满足设计要求。