可变喷油速率的超高压共轨系统喷射控制研究

通过AMESim软件建立了喷油速率可调的超高压共轨系统仿真模型,分析了相同喷油量条件下喷油率的变化特点。采用GT-Power软件建立单缸柴油机模型,将不同喷油率导入柴油机的燃烧计算模型,研究了不同喷油率对柴油机缸内压力、缸内温度、放热率、NO_x排放、碳烟排放及输出转矩和油耗率的影响。仿真结果表明:靴形喷油速率匹配合适的喷油提前角可优化柴油机的综合性能。搭建了超高压共轨柴油机台架,开展了不同喷油速率的喷射控制试验,结果表明:与相同油量条件下的高压共轨喷射相比,柴油机实施变喷油速率超高压喷射可获得更优异的动力性和燃油经济性,动力输出提高了5%,燃油消耗量下降了6%,碳烟排放降低,但NO_x排放升高。     

共轨柴油机燃烧排放性能数值仿真研究

为了研究柴油机燃烧排放性能,建立共轨620柴油机包括进气道和燃烧室在内的三维几何模型,利用FIRE软件划分网格并且进行数值仿真计算,在喷油量一定的前提下分析共轨系统中各参数对柴油机燃烧与排放性能的影响。结果表明喷油提前角和共轨压力对整机性能的影响较大。增大喷油提前角和共轨压力、减小喷孔直径有利于改善燃烧排放性能。     

某型高压共轨柴油机进气道设计与制造研究

柴油机进入气缸的空气量和涡流强度由进气道几何形状决定,进气特性对缸内燃烧特性有重要的影响.本文采用现代逆向设计方法,对某高压共轨柴油机进气道进行设计,获得符合要求的进气道形状,利用AVL软件对气道进行CFD流动仿真分析,根据结果进行优化改进,达到理想的燃油与空气运动特性,获取最佳的燃烧比,满足高压共轨柴油机缸内燃烧特性...     

柴油机共轨喷油系统匹配与计算模型

采用共轨式喷油系统是提高柴油机性能、降低排放污染的有效手段，也是适应更加严格的排放法规和改善发动机的性能的途径之一。分析了柴油机共轨式喷油系统的研究热点及发展趋势，结合燃油系统的特点，讨论了喷油压力、喷油速率参数对排放和工作过程的影响，介绍了共轨系统的多分支共轨管贴体网格及多分支计算模型，提出了共轨系统与柴油机进气、燃烧系统的优化匹配措施。     

喷油嘴结构参数对高压共轨柴油机燃烧与排放性能的影响研究

高压共轨系统能够实现良好的喷射雾化及灵活可调的喷油规律.本文在对燃油共轨系统的核心部件喷油器与燃烧室的匹配做了深入分析的基础上,建立了CFD仿真模型,研究了不同喷油器结构参数对燃烧与排放性能的影响.结果表明:喷油器参数的设置对高压共轨柴油机的燃烧与排放性能影响较大,是决定柴油机性能的关键因素之一.     

船用中速柴油机性能的优化研究

为提升燃油系统电控化改造后4190ZLC-2船用中速柴油机的经济性能和排放性能,开展了燃油系统多参数优化试验;利用AVL FIRE软件对试验得到的经济性最优匹配参数下的柴油机高压工作过程进行了仿真计算;通过对燃烧室内三位流场的分析,提供进一步提高喷油压力和修改燃烧室形状的方案;再利用仿真计算得到喷油压力进一步提高后较优的燃烧室匹配方案。研究结果表明:喷油压力提高后,柴油机总体性能提高;为适应喷油压力的提高,燃烧室的深度和开口直径分别应该减小和增加,但燃烧室的深度太浅会造成燃烧不完全,导致油耗率上升。研究结果为该柴油机的燃烧系统改进提供了理论依据。     

进气温度及喷油正时对中速柴油机NOx排放影响

利用专业的缸内燃烧计算软件AVL FIRE,建立船用中速柴油机8340燃烧室有限元模型,并对其进行了验证.在该模型基础上,针对进气温度及喷油正时对NOx排放的影响进行计算研究,并提出合理的优化措施.结果表明,通过Miller循环,活塞头振荡冷却结合高压共轨技术来降低进气温度,推迟喷油正时,可有效降低NOx排放量至2.22 g/(kW·h),满足IMO TierⅢ的排放要求.     

某型柴油机燃烧优化仿真技术研究

柴油机的燃烧过程对其使用性能起着至关重要的作用,它从本质上决定了柴油机性能的好坏.柴油机的燃烧室形状及喷油状态极大程度的影响了其燃烧状态的好坏.本文通过利用AVL Fire软件,对原机和两个新设计的燃烧室的缸内气流运动、喷雾发展历程、燃烧过程以及排放等进行模拟计算,分析燃烧室形状、压缩比等对缸内速度场、浓度场和温度场的...     

预喷射技术对柴油机噪声影响的试验研究

研究了预喷射技术在改善排放性能的同时,对高压共轨电控柴油机噪声的影响.通过试验,以燃油消耗率、噪声和NOx为主要指标,分析研究了不同工况下,轨压、主喷定时、预喷定时和预喷量等的变化对柴油机性能所产生的影响,优化了柴油机的排放性能.分析结果表明,预喷射可以有效改善柴油机的燃烧过程,降低缸内最高压升率和缸内最高燃烧温度,从而优化噪声和NOx的排放,效果在低负荷下尤其明显.     

高压共轨TBD620柴油机燃烧室匹配设计

在TBD620柴油机引入高压共轨喷油系统后,进行了柴油机燃烧室参数设计匹配研究。分析了适合高压喷射用的燃烧室结构设计因素,建立不同的贯穿距离、口径比以及径深比的燃烧室模型,用FIRE软件进行分析,实验数据表明,缩口大口径浅坑燃烧室是该柴油机燃烧系统较合理的方案。     

缸内直喷(GDI)汽油机燃油喷雾和分层燃烧的数值研究

应用修正的多维流体力学计算程序KIVA-3V对缸内直喷(GDI)汽油机燃油喷雾和混合气分层燃烧过程进行了数值模拟。修正的子模型包括改进的燃油薄膜雾化模型、油滴破碎模型、油滴分布模型、初始缸内气体滚流模型、油滴蒸发模型以及燃烧模型。针对一种典型的三菱缸内直喷汽油机燃烧室结构在部分负荷工况下的燃油喷雾和分层燃烧进行了数值模拟。分析了不同的喷油器位置,缸内逆向滚流强度以及喷油时刻对火花塞附近混合气浓度的影响。计算结果表明,这些参数对燃油分层模式,点火过程以及燃烧特性都有显著影响,不适合的参数将导致火花塞间隙附近燃油空气混合气过稀或过浓从而使燃烧恶化。对缸内直喷汽油机部分负荷工况而言,燃烧室构形、缸内气体流动组织以及喷油时刻的优化设计对实现成功的分层燃烧起着重要作用。     

柴油机燃烧室形状对混合气形成的影响

利用计量流体力学(CFD)模拟软件FIRE对不同形状燃烧室的柴油机的缸内喷雾与燃烧过程进行了模拟分析。通过对缸内流场、燃油浓度场、温度场分布的对比,分析不同燃烧室对混合气形成的影响。结果表明,缩口燃烧室缸内流场强度最大,混合气均匀,燃烧充分,微粒生成最少。     

高压共轨缩口直喷柴油机轨压的优化匹配

利用高压共轨柴油机燃油喷射系统控制灵活的特点,对共轨压力与缩口燃烧室气流运动特性匹配时对发动机性能的影响进行了试验研究。借助三维数值仿真软件FIRE的仿真结果,以燃烧室内速度场、浓度场和温度场分布情况为对象从微观上对试验结果进行了分析,研究不同工况下燃烧室内气流特性与共轨压力的最佳匹配方案。结果表明:对缩口燃烧室内一定的气流特性,通过优化匹配共轨压力可以有效地控制混合气形成和燃烧过程,改善燃油经济性幅度可达22%,同时可降低NOx和烟度排放。     

国Ⅲ排放电控柴油机机油中碳黑的形成及控制

中重型电控共轨柴油机为满足国Ⅲ排放推迟喷油,带来了机油中碳黑迅速增加,机油过早劣化的问题。本文较详实地阐述了国Ⅲ排放共轨柴油机机油中碳黑的形成机理。通过对柴油机燃烧系统匹配的理论研究．探讨控制和降低柴油机机油中碳黑的措施．认为通过优化柴油机喷油结束时间与燃烧室唇口部位设计等能有效地解决这一问题。在一台排量为9升的国Ⅲ电控共轨柴油机上进行相关台架试验,对机油中的碳黑进行了监测,结果显示主要措施的有效性,即发动机运行30小时后,机油中碳黑含量为0．43％,远小于AVL的推荐值,为中重型电控共轨柴油机控制机油中碳黑．提供了燃烧系统的设计。     

高压共轨柴油机燃烧与排放的仿真计算及分析

在林慰梓直喷式柴油机准维多区燃烧模型的基础上,改进了燃油喷射模型以及碳烟的生成与氧化模型,考虑了燃烧区的区间传热和缸内工质的对流辐射传热,由此对一台高压共轨柴油机进行了仿真计算。计算与试验结果对比分析表明,改进后的燃烧与排放模型能够较好的反映了缸内各区的燃烧与排放情况,可以为高压共轨柴油机的设计提供理论指导。     

某高原增压柴油机喷油提前角优化及性能研究

基于ECF-3Z燃烧模型建立适应高原环境的某增压柴油机工作工程模型,在平原台架试验验证的基础上,分析了喷油提前角对海拔4550m下缸内燃烧过程的影响。模拟结果表明:喷油提前角增大,缸内燃烧压力、温度曲线峰值上升且出现时间前移,燃烧重心提前,NOx排放上升,功率得到恢复;同时,缸内预混合燃烧得到强化,后燃期变短,燃烧室中心区域空气利用率得到提高。根据模拟结果选择提前6°CA喷油并在海拔4550m下对原机进行试验。试验结果表明:在调整喷油提前角后,功率提升了3.6%,涡前排气温度上升了46.6℃,燃油消耗率下降了1.4%。     

喷油控制参数对柴油机燃烧噪声影响的试验研究

就不同的喷油控制参数对电控共轨柴油机燃烧噪声的影响进行了研究,柴油机在标定工况运行,通过改变喷油提前角、预喷油量和预喷与主喷时间间隔等控制策略,测量了柴油机顶部1 m处的噪声声压和噪声频谱,探讨燃油系统调整参数对柴油机燃烧噪声的变化规律,结果表明,随着喷油提前角的减小,柴油机噪声先降低再增大,上止点前17°曲轴转角(CA)喷油,噪声声压级最小;合适的预喷油量可以减小柴油机燃烧噪声,预喷油量过大或者过小都不利于燃烧噪声的控制;预喷与主喷时间间隔对燃烧噪声存在影响,时间间隔较小,燃烧噪声较大;预喷与主喷时间间隔较大时,主喷滞燃期增大,缸内压力升高率峰值增大,燃烧噪声升高。     

提高重型柴油机低速高负荷热效率的试验研究

为了改善重型柴油机低速高负荷的燃油经济性,在一台两级可变截面涡轮增压重型柴油机上开展了空气系统与喷油参数优化策略研究。试验结果表明:对于缸内最高燃烧压力受限工况,获得最低有效燃油消耗率(BSFC)的可变截面涡轮增压器(VGT)关度应该使泵吸功基本为零;选取合适的喷油压力可提高机械效率,在改善燃油经济性的同时使NO_x排放有一定降低,而碳烟排放也能保持在较低水平。基于该优化策略,研究了缸内最高燃烧压力限值对不同工况点燃油经济性的影响,进而研究了提高缸内最高燃烧压力对改善燃油经济性的潜力。结果表明:随着转速与负荷的升高,提高最高燃烧压力限值对燃油经济性的改善作用更加明显;但缸内最高燃烧压力提高到一定程度以后,其对燃油经济性的改善作用逐渐减小。     

中重型电控共轨柴油机机油中碳黑问题的研究

为满足国-Ⅲ排放而推迟喷油,使中重型电控共轨柴油机机油中碳黑迅速增加,出现机油过早劣化的问题。阐述了国-Ⅲ排放共轨柴油机机油中碳黑的形成机理,对柴油机燃烧系统匹配的理论进行研究,探讨控制和降低柴油机机油中碳黑的措施。研究结果表明:通过优化柴油机喷油结束时间与燃烧室唇口部位设计等能有效地解决这一问题。在国-Ⅲ电控共轨柴油机上进行相关台架试验,对机油中的碳黑进行了监测。结果表明:发动机运行30 h后,机油中碳黑含量为0.43%,远小于AVL的推荐值。     

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。