两种米勒循环对机车柴油机性能的计算分析与研究

利用GT-Power软件建立某机车柴油机仿真计算模型,通过试验验证了仿真模型的准确性。对采用两种米勒循环时该柴油机在1 000r/min不同负荷条件下的功率、油耗和排放影响建立了仿真方案,在全负荷条件下进行了两种米勒循环对比。结果表明,两种方式米勒循环都能显著降低NO_x排放;综合分析柴油机各性能结果,选取变凸轮型线米勒循环、米勒度为30°曲轴转角为提高该机车柴油机性能的优化方案。该方法对机车柴油机应用米勒循环具有一定指导意义。     

船用柴油机米勒循环两级增压系统的设计研究

采用米勒循环结合可调两级增压,降低某船用柴油机的NOx排放和燃油消耗率.对进气门关正时、扫气重叠期进行了多方案计算,确定了该机的米勒正时;建立了可调两级增压系统性能仿真分析模型,研究了不同增压器大小、旁通调节方案对推进特性各工况性能的影响,设计了较佳的可调两级增压方案.研究结果表明:设计方案可使该机在推进特性下,综合N...     

中速大功率柴油机应用米勒循环的仿真与试验研究

对某型中速大功率柴油机应用米勒循环进行了仿真计算研究,并通过分析确定试验方案并进行试验验证。试验结果表明,应用米勒循环使该型中速大功率柴油机NOx排放降低10.5%;配合几何压缩比的增大和气门重叠角的缩小,能有效改善米勒循环下发动机的经济性。该研究为中速大功率柴油机应用米勒循环提供了参考。     

可变进气对船用柴油机性能影响的试验研究

为了探究可变进气系统对船用柴油机性能的影响,在一台配备进气可变配气和进气旁通阀的船用中速柴油机上开展试验研究。分别在可变配气机构处于强米勒正时和弱米勒正时,进气旁通阀处于开启和关闭状态下开展船用柴油机螺旋桨特性试验。试验结果表明：采用弱米勒正时可降低燃油消耗率,但是最高燃烧压力和NO_x比排放增加,燃油消耗率降低幅度随负荷升高而减小,最高燃烧压力和NO_x比排放增加幅度随负荷升高而增加,弱米勒正时对低负荷优化效果更明显。受到最高燃烧压力限制,高负荷必须采用强米勒正时。弱米勒正时角度从20°增加到30°,燃油消耗率基本不变,最高燃烧压力和NO_x比排放进一步增加,对于试验柴油机而言,20° 弱米勒正时配置更优。开启进气旁通阀可以提高中低负荷增压压力,降低燃油消耗率、排温和烟度。在超低负荷及高负荷时开启进气旁通阀效果与中低负荷相反。在25%及50%负荷下应用可变进气技术,燃油消耗率分别降低6.0%和2.9%、烟度分别降低61.6%和59.7%。合理的可变进气系统控制策略可有效优化船用柴油机性能。     

大功率柴油机排气管改进设计研究

针对某型高速大功率柴油机排气管设计了改进方案,采用热机耦合的方法分析该20缸柴油机原排气管和改进排气管的温度场、变形量和应力场。利用BOOST软件进行发动机热力学计算,得到排气管内外壁面的对流换热系数和温度,将排气管内外壁面的热边界映射到有限元模型中,计算出排气管的温度场和热应力。计算结果表明:原排气管存在着结构刚度不均匀、变形量大和局部应力高的问题,在改进结构上增加加强筋,有利于增加排气管变形均匀度,减少局部应力及排气管漏烟的风险。实施改进方案后进行了100小时验证试验,没有出现漏烟现象,证明改进措施有效。     

配气正时对中速柴油机NO_x排放影响

本文采用数值仿真软件建立船用8340型中速柴油机燃烧室有限元模型,并对其进行了验证。在该模型基础上,针对进气正时对充量系数、缸内温度、压力及NO_x排放的影响进行计算研究并初步研究米勒循环对NO_x排放影响。结果表明:进气正时提前,缸内充量系数增大,最大爆发压力升高,可提高发动机动力性能,但NO_x排放也会随之增加;米勒循环的使用能有效降低柴油机NO_x排放。     

基于米勒循环的柴油机IEGR方法研究

为进一步提升柴油机内部废气再循环(internal exhaust gas recirculation,IEGR)减排功效,增强废气对氮氧化物(NOx)排放的抑制作用,提出一种利用柴油机米勒循环缓解因IEGR引起的缸内充量温度升高的方法。以某六缸增压柴油机为研究对象,将排气门二次开启(exhaust valve re-opening,EVRO)式IEGR技术植入柴油机米勒循环工作过程,形成基于柴油机米勒循环的IEGR方法。运用GT-Power仿真软件建立了目标机性能仿真分析模型,研究米勒循环进气门晚关(late intake valve closing,LIVC)时刻对压缩上止点温度和燃烧率的影响规律,以及喷油正时对燃烧率和缸内最高温度的影响规律。仿真结果表明:合理选用米勒循环LIVC相位,能够有效降低压缩终点缸内温度,使IEGR的NOx减排效能得以充分发挥。目标柴油机台架试验表明:NOx排放降低了19.6%。     

排气管断裂故障的分析及改进

柴油机排气管的受力状态较为复杂,既因为高温排气影响承受较大热应力,又因为支撑增压器等零部件而承受较大的振动载荷,所以破坏风险较大。本文对某轻型柴油机耐久试验中出现的排气管断裂故障进行了详细分析,结合仿真分析方法及材料分析方法,系统地阐述了排气管断裂的产生原因。最后提出了改进建议,并对改进方案进行了仿真和试验验证,为今后排气管的设计提供了参考依据。     

柴油机发火顺序及排气管布置组合优化分析

以8缸直列双增压柴油机为研究对象,建立一维仿真模型,研究不同发火顺序及排气管布置组合对柴油机经济性、低速动力性、单缸均匀性的影响.计算结果表明:对于定压排气管,发火顺序对柴油机性能影响较小,仅通过优化发火顺序无法大幅度提高柴油机低速经济性和低速动力性;排气管布置和发火顺序组合优化对柴油机性能影响较大,可以在兼顾高速性能...     

基于米勒循环要求的高速船用柴油机凸轮型线设计研究

采用非对称(高次方-分段函数)设计方法对某高速船用柴油机凸轮型线进行了优化设计,基于多体动力学模型对其动力学性能进行了校核,并基于单因素扰动法对影响米勒循环实现的配气机构关键参数进行了敏感度分析。研究结果表明:优化后的凸轮型线不仅满足使用米勒循环技术的设计要求,还提升了阀系动力学性能,且使得落座力峰值下降了42.9%,最大接触应力下降了13.8%。适当减小米勒正时和气门升程,增加阀系刚度和弹簧刚度均有利于实现米勒循环的凸轮型线设计,其中阀系动力学性能对米勒正时最为敏感,在确定米勒时刻时应综合考虑整机结构强度和性能要求。     

Research on the applications of infrared technique in the diagnosis and prediction of diesel engine exhaust fault

This paper mainly introduces the basic principles,the methods and the applications of infrared technique in the diagnosis and prediction of diesel engine exhaust faults. The test-bed for monitoring diesel engine exhaust faults by thermal infrared imager has been designed. In different running conditions, the exterior surface radiation temperatures of the exhaust pipe of the 6135G-1 diesel engine have been measured by infrared imaging system. According to the principle of infrared temperature measurement, the real temperatures of the exterior surface of the exhaust pipe have been calculated. Based on the principle of heat transfer, the method of calculating the exhaust temperatures according to the exterior surface radiation temperatures of exhaust pipe measured by thermal infrared imager is built. The relationship between diesel engine exhaust temperatures and faults has been analyzed. It is shown that the application of infrared inspection and diagnosis to the identifying of diesel engine exhaust faults is feasible and effective.     

Experimental investigation of the performance and exhaust emissions of a swirl chamber diesel engine using JP-8 aviation fuel

An experimental study is conducted to evaluate the use of JP-8 aviation fuel as a full substitute for diesel fuel in a Ricardo E-6 high-speed naturally-aspirated four-stroke experimental engine having a swirl combustion chamber. The study covers a wide range of engine load and speed operating conditions, comprising measurements of cylinder pressure diagrams, high-pressure fuel pipe pressures, exhaust gas temperatures, fuel consumptions, exhaust smokiness and exhaust gas emissions (nitrogen oxides, unburned hydrocarbons and carbon monoxide). Processing of the measurements provides important performance parameters such as maximum combustion pressure, dynamic injection timing, ignition delay, combustion irregularity and knocking tendency. The differences in the measured performance and exhaust emission parameters are determined for engine operation with JP-8 fuel, against baseline engine operation using diesel fuel. The study shows that the exhaust emission levels are not much different for operation with the two fuels. On the contrary, operation with JP-8 fuel increases combustion pressures, combustion intensity and irregularity. This is caused mainly by high pressure fluctuations present in the fuel injection system due to the different physical properties of JP-8 fuel (compared to diesel fuel), which totally change the injection characteristics. Retardation of the static injection timing is one means of improving this situation, while using the same fuel injection equipment. © 1997 John Wiley & Sons, Ltd.     

配气定时对柴油机性能影响的数值模拟分析

利用GT-POWER软件研究了进排气门正时对柴油机性能的影响。在柴油机高中低三种转速工况下,分别对进气门关闭角度、排气门开启角度以及气门重叠角进行了计算和分析,得到了不同工况下的最佳值。计算结果为柴油机的改进、优化提供了依据。     

水下柴油机工作特性研究

建立了包括调速器、柴油机本体、后排气管路的水下柴油机动力系统的动态及稳态过程分析模型,并进行了试验验证。通过后排气管路的三维流动计算、整机性能计算和相关试验研究,确定了柴油机水下运行不倒灌水的判据,并给出了单机和双机运行的安全范围。研究了启动及停机过程中,后排气管压力、排气排水流速及发动机转速的变化规律。在启动过程中,排气速度不是单调上升,而是有振荡现象,在振荡过程中,有可能发生海水倒灌;在停机过程中,应根据后排气管压力变化控制排气外舌阀的关闭过程,以防止海水倒灌及排气背压过高。     

MIXPC增压系统在大功率机车柴油机上的应用

为了优化性能,在大功率机车柴油机上应用MIXPC涡轮增压系统。使用上海交通大学开发的一维非定常流FVM-TVD法性能模拟计算程序,对MIXPC系统排气管系统结构参数和配气正时进行了优选。经性能及耐久试验说明,采用MIXPC系统是成功的,可使柴油机油耗率低、排温低、低工况性能好,各缸排温均匀。     

温度对NTP喷射系统处理柴油机模拟排气的影响

为研究低温等离子体活性物质对柴油机有害排放物的去除效果,自行设计了介质阻挡放电型低温等离子体反应器。采用独立于柴油机排气管之外的低温等离子体喷射系统,研究其在不同的柴油机模拟排气温度下,对各排气成分的转化效果。研究结果表明:在低温等离子体环境下,NO主要转化为NO2;O3对NO和HC有较强的氧化作用;高温不利于NO的转化和O3的产生,但有利于HC的氧化,同时产生CO;温度和激励峰峰值电压的变化对CO2浓度基本没有影响。     

8230ZC柴油机增压系统的计算分析和试验研究

对8230ZC柴油机增压系统进行了深入的计算分析,提出了配气正时、排气管径等多个试验方案,并进行了试验研究,确定了8230ZC柴油机增压系统最佳的技术参数。试验结果表明,增压系统匹配良好,8230ZC 柴油机达到了预期的性能指标。     

管流中沉降微粒团再悬浮控制因素分析

沉降微粒再悬浮受微粒团直径、气流速度、微粒团与壁面间的黏附状况以及管道情况等多种因素的作用,是柴油机排气微粒净化捕集及微粒采样过程中的一个重要现象.以管流中的柴油机排气沉降微粒为研究对象,利用建立的沉降微粒团再悬浮静态受力模型,对管流中沉降微粒团再悬浮的控制因素进行了分析.研究结果表明,微粒团黏附角、平均流速以及管径等因素对管流中沉降微粒团的再悬浮具有重要的影响.通过研究,得到了微粒团黏附角、平均流速以及管径等控制因素对管流中沉降微粒团再悬浮的影响规律.     

GD-1燃油喷射系统喷油参数对发动机性能的影响

摘将GD-1高压共轨电控燃油喷射系统用于常规直喷式柴油机，采用不同喷油参数(喷油规律、喷油压力和喷油定时)对发动机的性能进行研究。试验结果表明，预喷射不仅可以改善冷起动性能和降低冷起动时白烟的排放，在高负荷时也可以降低烟度的排放；喷油压力的提高和喷油定时的提前改善了发动机的性能和排放。     

车用柴油机4气门结构设计研究

运用一维气体流动模拟软件BOOST,对某公司的一款2气门柴油机改成4气门后的流动过程建立计算模型,对改型后柴油机的主要结构参数,如气门直径、气道直径、歧管直径、配气相位进行换气过程模拟计算。当该机采用直径分别为39．0mm的进气门、37．5～30．0mm的渐缩进气道、53．0mm的进气歧管、32．5mm的排气门、23．0mm的等直径排气管、32．5mm的排气歧管时可以获得较好的换气性能。通过对配气相位进行改进和优化,可以在整个转速范围内得到较理想的换气性能。