增压直喷汽油机燃油喷射特性对排放影响的试验研究

基于某1.5L涡轮增压直喷汽油机,搭建试验测试系统,采用试验匹配测试方法研究了喷油模式、喷油时刻、喷油比例、喷油压力等决定燃油喷射特性的关键参数对碳烟排放的影响。试验结果表明:单次喷油模式下在部分负荷时,喷油越提前,碳烟排放越多;在全负荷时,喷油越推迟,碳烟排放越多。在多次喷油模式下,随第一次喷油的推迟碳烟排放降低,随第二、三次喷油的推迟碳烟排放增加。提高喷油压力对部分负荷工况燃烧及排放改善不明显,但外特性工况碳烟排放显著下降,碳氢化合物排放总量也大幅度降低,缸内燃烧速度加快,燃烧稳定性提高,有效燃油消耗率降低约2%。     

喷油时刻对缸内直喷汽油机颗粒物排放的影响

缸内直喷汽油机因其良好的节能性能,近几年来成为车用汽油机研究的重点,但也带来了颗粒物排放的问题.针对一款缸内直喷发动机,采用CFD数值模拟和发动机台架试验相结合的方法,研究了不同的喷射时刻对直喷汽油机混合气形成和颗粒物排放的影响.结果表明:缸内直喷汽油喷雾碰壁形成油膜与颗粒物排放有着直接的关系;在小负荷和中等负荷工况下,喷射时刻的优化能够有效地降低颗粒物数量排放.对于典型进气侧置喷油器缸内直喷汽油机,中小负荷工况优化的喷油策略为喷射时刻在进气冲程中期(约270,°,CA BTDC).     

驾驶行为对汽油机PN排放的影响

基于一台匹配四缸自然吸气PFI发动机与5挡手动变速箱的国六排放标准的车辆,基于WLTC工况研究了驾驶风格对排放的影响,重点分析了对PN排放的影响。试验结果表明:因受到三元催化器的催化转化作用,气体排放物尾排水平与驾驶风格的关联强度弱化,整个试验结果未见明显差异;PN排放受驾驶风格的影响较大,主要表现在PN排放峰值差异区域集中中高速区段的高挡位升挡加速工况,在相对稳定的工况下,PN排放水平较低;不同换挡操作过程中对油门踏板的控制差异性对PN影响较大,最大增幅为39.9%。     

降低直喷柴油机排放的试验研究

本文研究了喷油嘴孔径：喷孔锥角、喷油泵柱塞直径等参数对自然吸气直喷式发动机排放性能的影响。结果表明,在保持发动机动力性、经济性的前提下,优化匹配这些参数,可以改善发动机的排放性能,使之达到美国EPA二阶段非道路用发动机排放标准的要求。     

稀释燃烧对高压缩比直喷汽油机性能的影响

为探究稀释燃烧改善发动机性能的潜力,通过一台1.5 L高压缩比增压直喷汽油机开展台架试验,对比研究了空气稀释、废气再循环(EGR)稀释及复合稀释燃烧在不同稀释程度下对中速、中负荷工况下发动机性能的影响规律．结果表明：稀释燃烧延长了燃烧持续期,降低了有效燃油消耗率(BSFC),减少了发动机传热损失,并降低了CO排放,稀释方式不同会导致HC和NO_x排放随稀释率的变化规律不同,但在高稀释率下,相比无稀释燃烧,HC排放升高,NO_x排放降低;相较于EGR,空气稀释对燃烧的抑制更弱,稀释边界更宽,BSFC降低效果更好,CO与HC排放显著更低,未燃损失更低,NO_x排放更高,且这些规律在相同稀释率、不同EGR占比的复合稀释燃烧的性能参数变化中同样存在,但有效热效率在过量空气系数φa=1.34、EGR率约为5%(稀释率为1.4)时达到最高,这与排气损失更低有关,此时相较原机,BSFC降低了5.7%,NO_x降低了33%,均比φa为1.40时的降幅更大,证明了复合稀释燃烧具备更强的节能减排潜力．     

燃油喷射压力对缸内直喷汽油车颗粒数量排放的影响

为探索直喷汽油机车辆冷起动后的颗粒物数量（particle number, PN）排放特性,选取了全球轻型车统一测试循环（worldwide harmonized light vehicles test cycle, WLTC）直喷汽油机聚类点工况,在发动机台架上试验研究了燃油喷射压力与喷油时刻对PN的影响规律,并基于台架的PN结果进行了整车WLTC测试循环的PN排放对比试验研究。试验研究结果表明,喷油提前角分布在240°~280°曲轴转角区间时,PN排放相对较低;提高喷射压力可使直喷汽油机PN排放降低约40%~70%;提高喷射压力后,WLTC测试循环下,直喷车低速段PN降低约40%,整个测试循环PN降低约30%。直喷车冷起动低负荷工况通过选取合理的喷油提前角和提高喷射压力,可大幅降低PN排放量。     

气道燃油喷射汽油机颗粒数排放光学试验研究

中国GB6b排放法规新增加了对汽油机颗粒物排放的相关要求。尽管直喷(direct injection,DI)汽油发动机具有众所周知的许多优点,但气道燃油喷射(port fuel injection,PFI)汽油发动机由于其突出的性价比优势在市场上仍然占据了相当的份额,而此前业界对PFI发动机颗粒数(particulate number,PN)排放的关注和研究相对较少。采用AVL VisioScope及VisioKnock光学燃烧分析系统对某国产PFI增压汽油发动机进行试验,重点探讨PFI汽油发动机PN的生成机理及改进方法。试验结果表明,PN排放与气道油膜生成、缸内碳烟火焰相关联;优化气道和喷油器的设计可以降低PFI发动机PN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。     

汽油机缸内直喷技术应用现状与发展趋势

主要介绍了汽油机缸内直喷技术的发展过程、应用现状、技术难点以及存在的问题,并对汽油机缸内直喷技术的发展趋势进行了展望,同时也对国内自主品牌汽油机缸内直喷技术的发展寄予希望。     

缸内直喷汽油机燃油系统故障诊断技术

以大众TSI发动机为例,分析缸内直喷汽油机燃油系统的常见故障原因,总结了缸内直喷汽油机燃油系统的油压和油泵的检测、数据流读取分析、执行元件自测试、主要电控元件检测等故障诊断方法,介绍一起诊断技术应用的实际案例。     

某小型直喷天然气单缸发动机喷射时刻的优化模拟研究

传统的天然气直喷发动机为了提高充气效率,常常将喷射过程安排在进气门关闭后进行,这样难以充分利用进气冲程中气缸内的湍动能对天然气进行良好混合。本文针对一台由单缸化油器发动机改造的天然气直喷发动机,使用一维热力学计算优化发动机进气系统,然后通过CFD技术模拟两个典型喷气开始时刻对直喷天然气发动机缸内混合气发展过程与近燃烧时刻工质分布状况的影响,最终提出这一问题的解决方案。     

不同喷射时刻下缸内直喷天然气发动机的燃烧特性

开展了天然气高压缸内直喷发动机不同喷射时刻时的燃烧特性研究。研究结果表明：燃料喷射时刻对发动机性能及排放有较大影响,喷射太迟会导致天然气和空气混合时间短,混合效果差,燃烧持续期长,放热速率慢。喷射过早会导致充量系数下降,燃料容易进入燃烧室狭缝间隙处,造成较高的HC排放。对于给定转速,发动机存在一个最佳燃料喷射提前角,此时缸内最高压力值最大,最大压力升高率和最大放热率最大,放热速率快,燃烧过程等容度好,火焰发展期、快速燃烧期和燃烧持续期短,发动机热效率高,HC、CO排放也维持较低水平。     

FAI直喷小型二冲程汽油机的试验研究

试验研究了FAI直喷系统在50 cm3二冲程摩托车发动机上应用的可行性,着重研究了在小节气门开度和节气门全开条件下,喷油方向、喷油提前角以及喷油量对排放、经济和动力性能的影响.试验结果表明,直喷发动机在节气门全开时的燃油消耗率(BSFC)和碳氢排放(BSHC)最多可比原机降低45%和80%,有效输出转矩也略有增加.在大负荷下,BSFC和BSHC接近4冲程发动机的水平.小节气门开度时,通过推迟喷油可以实现分层燃烧,BSFC和BSHC也比原机有所下降,但仍比4冲程发动机高很多.     

燃油喷射参数对直喷式柴油机燃烧性能与排放的影响

此项研究的目的是探讨在直喷式柴油机中,燃油喷射参数对燃烧性能和排放的影响。柴油机的循环情况和燃油喷射参数在发动机燃烧过程和排放中起了重要作用。 为了获得喷油参数对柴油机的燃烧性能与排放的影响情况,在带有副燃烧室的单缸直喷式柴油机上进行了试验。 试验结果表明,在不同燃油喷射压力和进气气流情况下,副燃烧室能降低排放和改善发动机性能。我们还发现,增加燃油喷射压力可提高气缸压力、气体温度,降低排放。     

直喷柴油机喷油速率对燃烧及排放的影响

喷油速率是降低排放的一个重要因素。高压喷射结合小喷孔直径可以减少NO_x与碳烟的排放。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,发现初始喷油速率比小喷孔油嘴对NO_x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。     

汽油机缸内直喷的研究现状与发展

本文介绍了汽油机缸内直喷的一些优点，并从燃油供给系统、喷油器、喷雾模式、燃烧系统等方面介绍了GDI发动机的研究状况。阐述了GDI发动机开发中的一些难点，并指出GDI技术将得到更大的发展。     

燃油喷射参数对直喷式柴油机燃烧性能与排放的影响

此项研究的目的是探讨在直喷式柴油机中，燃油喷射参数对燃烧性能和排放的影响。柴油机的循环情况和燃油喷射参数在发动机燃烧过程和排放中起了重要作用。     

缸内直喷汽油机低速性能的优化

通过仿真与试验相结合的方法对2.0,L涡轮增压缸内直喷汽油机的低速性能进行了研究,分析了进气滚流比及喷油开始时刻对其性能的影响.使用高滚流气道并对喷油开始时刻进行优化,可有效改善燃烧稳定性和燃油经济性,但其对燃油湿壁问题的改善并不理想.采用两段喷油策略及改变喷油器安装角,对喷雾碰壁问题进行了优化.结果显示:与单段喷射相比,两段喷射可使燃油碰壁和壁面油膜量大幅下降,混合气均匀度也得到进一步提高.适当减小喷油器安装角可使燃油碰壁明显降低,壁面油膜量降低38%,且混合气也更均匀.