船用EGR柴油机可变气门正时的仿真研究

利用GT-Power仿真软件搭建了船用中速柴油机一维预测模型,研究了气门正时对船用中速柴油机性能和燃烧过程的影响,并借助DOE方法对柴油机采用EGR技术后的配气相位进行了优化。研究结果表明:采用可变气门正时技术可达到改善采用EGR技术的船用中速柴油机中低负荷工况的燃油经济性的目的:同时该技术对EGR所造成的排气温度和热负荷升高同样有积极的改善效果。     

船用柴油机EGR技术仿真研究

采用某船用中速单缸柴油机进行了EGR对性能及排放影响的仿真研究,并进行了试验验证。研究结果表明,采用EGR技术后,NOx加权排放下降到1.94(g.(kW.h)-1),但加权燃油消耗率上升至9.93(g.(kW.h)-1);通过提前喷油和增加EGR率相结合进行优化,虽然NOx加权排放上升到2.09(g.(kW.h)-1),但加权燃油消耗率下降至4.36(g.(kW.h)-1),柴油机燃油经济性得到明显优化。试验验证显示:仿真和试验结果吻合较好,表明经标定的DI-jet燃烧模型精度满足要求,能较准确预测柴油机性能及排放。     

压比分配和EGR率对船用柴油机性能的影响研究

搭建了某中速船用柴油机工作过程一维仿真模型,基于该模型,研究了高、低压级增压器压比分配和EGR率对柴油机性能的影响.仿真结果表明:低压级压比分配比例为0.46时,可以同时使高、低压级增压器均运行在高效区;EGR率为17.5％～22％时,目标柴油机油耗不超过原机,同时可满足Tier Ⅲ排放要求.     

中速大功率双燃料船用发动机关键技术研究

以某型船用中速柴油机为基础,开展船用双燃料发动机关键技术研究。基于国内外先进柴油机及双燃料发动机技术,成功研发出具有自主知识产权的中速大功率双燃料发动机。配机试验表明:所研制的双燃料发动机功率和柴油机相当,NO_x 及CO₂排放明显降低;其动力性、总体经济性和排放性均优于纯柴油发动机。     

废气再循环(EGR)研究现状分析

简要介绍了船用柴油机的排放法规、现今废气再循环(EGR)的技术发展,全面论述了柴油发动机的废气再循环技术面临的技术困难和关键技术,以及当今EGR最新技术研究情况。     

基于DoE的船用中速柴油机性能优化仿真

将试验设计(design of experiments,DoE)方法应用于采用废气再循环(EGR)技术的船用中速柴油机多参数多目标优化仿真分析过程中。利用试验数据标定的Dijet燃烧模型及整机仿真模型保证了仿真模型的预测精度。通过V-optimal试验设计方法确定了仿真方案,并利用建立的响应面模型对柴油机性能参数进行了预测和全局优化,确定了满足TierⅢ排放的目标机型运行边界参数的优化匹配关系。与GT-Power软件计算对比结果表明:基于DoE的船用柴油机性能优化设计过程可以大幅缩减仿真方案的数量,缩短研究周期。     

EGR率对船用柴油机中低负荷燃烧排放性能影响的仿真及试验研究

在船用高压共轨柴油机TBD234V6上进行了中低负荷工况下EGR率对柴油机燃烧排放性能影响的试验研究。应用AVL-FIRE软件建模,对柴油机缸内燃烧过程进行CFD仿真分析。仿真和试验研究结果表明:中低负荷工况下采用EGR能够有效降低NO_x的排放。EGR率较小时,对柴油机的性能影响较小;当EGR率较大时,柴油机的工作性能恶化,soot排放迅速增多。特定工况下的CFD模拟结果显示:随着EGR率的增加,燃烧过程的最高压力和最高温度降低,放热速率减小,燃烧过程变得平缓。     

某中速船用柴油机低NO_x排放模拟研究

通过在中速船用柴油机喷油泵柱塞套上开设调压孔,以实现降低NOx排放的靴型喷油规律。以某中速大功率船用柴油机为原型,对比三种喷油规律,采用AVL BOOST软件对柴油机的推进特性的E3循环进行了模拟研究。结果表明：在油耗增加和功率下降都不超过3%的条件下,单独采用调压孔式柱塞喷油Boot2系统可使加权NOx排放值下降17%;采用调压孔式柱塞Boot2喷油系统及可变喷油正时技术可使加权NOx排放值下降35%。     

EGR率对机车柴油机工作性能的影响

EGR技术是减少柴油机NOx排放的主要手段,但是EGR技术会对柴油机动力性能造成一定影响.使用计算机仿真计算的方法,针对大功率柴油机在不同EGR率情况下的工作情况进行了研究,对比分析了不同EGR率情况下柴油机的动力性能和排放情况.     

基于EGR技术的船用低速二冲程柴油机增压系统匹配研究

针对采用EGR技术的船用低速二冲程柴油机在满足IMO排放法规时增压系统须兼顾多模式、宽流量范围运行的问题,基于某型低速二冲程柴油机在GT-Power软件中搭建整机及EGR系统仿真模型并校核。在此基础上研究涡轮增压器匹配、进排气旁通、废气旁通(EGB)等措施对该型柴油机TierⅢ和TierⅡ模式时性能的影响并得出系统匹配策略。研究结果表明:TierⅢ模式时,减小涡轮等效流通面积可有效恢复增压压力,但导致运行点接近压气机喘振线;引入进排气旁通则可有效解决喘振问题。TierⅡ模式时,采用EGR和EGB措施均可有效解决因涡轮等效面积减小带来的增压压力过高问题,但其中EGR方案NO_x排放较低,燃油消耗率偏高,而EGB方案燃油消耗率较低,NO_x排放偏高;综合应用EGR和EGB,即高负荷采用EGR,中低负荷采用EGB的匹配方案,可达到整机NO_x排放满足TierⅡ法规要求且燃油消耗率最低的设计目标。     

基于润滑分析的气缸套二维磨损过程数值模拟及试验研究

活塞环-气缸套摩擦副的工作状况对内燃机的正常工作有重大作用。气缸套在使用过程中的磨损影响到活塞环-气缸套摩擦副的润滑状态和密封性,并进一步影响到内燃机的经济性、动力性和排放特性。为了解活塞环-气缸套摩擦副的磨损特性,在活塞环-气缸套2维润滑特性分析的基础上,建立了适合于工程实际应用的磨损模型,计算了气缸套的2维磨损量分布,研究了内燃机运行时间、润滑油温度、粘度、活塞环-气缸套表面粗糙度等因素对活塞环—气缸套摩擦副磨损特性的影响,对气缸套的寿命做了预测,并以试验对理论分析做了验证。     

柴油机缸内近气缸盖壁面边界层预测模型的研究

分析了缸内壁面速度边界层和热边界层的形成过程,建立了缸内近气缸盖壁面面湍流速度壁面函数和温度壁面函数,研究了边界层内的速度分布、温度分布及速度边界层厚度和热边界层厚度,并将预测结果与拖动发动机的实测值进行了比较,发现两的趋势是一致的。研究结果表明,缸内近气缸盖壁面有边界层形成,同一位置的速度边界层与热边界层的厚度很接近,不同位置的边界层厚度不同,大约在2mm-4mm左右。     

基于声发射和小波分析的活塞环-缸套系统的摩擦润滑状态研究

利用声发射(AE)技术对摩擦润滑状态进行在线监测。采用小波多分辨率分析技术抑制由阀门开关和燃烧震荡引起的大幅值声发射AE信号,并采用阈值降噪的方法提取出由粘滞摩擦力引起的声发射信号。然后运用小波包络分析计算冲程中部的声发射信号幅值的平均值作为评价活塞环-缸套系统润滑状态的指标。试验结果显示:冲程中部的声发射信号能够有效地表征活塞环-缸套的摩擦润滑状态,并能够通过声发射指示标准区分不同类型的油品对系统润滑状态的影响。其中,声发射信号的幅值随着载荷的增大而小幅增大,且随着转速的增大而明显增大。研究结果充分证明了声发射监测技术在活塞环-缸套摩擦润滑状态在线监测的有效性。     

基于循环控制的LPG点燃式发动机冷起动首循环NO瞬态排放特性研究

从循环控制的角度，详细研究了LPG点燃式发动机冷起动首循环NO瞬态排放特性。实验在一台电控LPG进气道喷射单缸风冷四冲程125cm^3发动机上进行。通过高速采集系统记录发动机首循环瞬态NO排放、瞬时缸压和转速，从实验结果中分析发动机NO瞬态排放与其他参数之间的关系。研究表明：在稀燃工况下NO排放能更准确地反映着火的发生，可以作为首循环着火的判断依据；NO排放和循环缸压都随过量空气系数先增大后减小，最大缸内爆发压力发生在略浓的混合气浓度，而最大NO排放发生在较稀的混合气浓度；NO瞬态排放随循环缸压在稀燃、过渡和浓燃区呈现出不同的变化规律，首循环最佳过量空气系数应控制在过渡区域。     

废气再循环与燃料辛烷值对均质压燃发动机性能和排放影响的试验研究

在一台单缸直喷式柴油机上研究了废气再循环（EGR）对不同辛烷值燃料均质压燃（HCCI）发动机性能和排放特性的影响。结果表明，混合气较稀，EGR对指示热效率影响较小，其影响和燃料辛烷值有关；混合气变浓，EGR对指示热效率的影响增大。不同辛烷值燃料最高指示热效率出现在高EGR率、混合气较浓的区域，并且靠近爆震燃烧边界，辛烷值为60的燃料最高指示热效率最高，并且覆盖的工况区域最宽。高EGR率区域，EGR对HC排放的影响十分明显，EGR率升高，HC排放急剧增大，而且随着燃料辛烷值增大，这种趋势越明显；CO排放与缸内燃烧温度有较大的相关性，EGR率升高，CO排放升高。NOx排放出现急剧升高的“拐点”是判断HCCI爆震燃烧的一个重要判据，EGR率增大，“拐点”出现的混合气浓度增大，在正常工作范围内，NOx排放极低，EGR对NOx排放几乎没有影响。     

小缸径直喷式柴油机喷雾,燃烧和碳粒生成过程试验研究

本介绍了作采用同步高速摄影技术和图象分析技术研究柴油机缸内碳粒生成和氧化过程的研究结果。研究结果表明：在柴油机燃烧过程中碳粒最早出现在燃烧室内有空气渗混的富油区；速燃期内高温富碳燃烧区的形状与着火前一时刻喷雾场的形状相吻合；富油区大直径油滴的燃烧裂解和活塞顶隙处外溢燃气的低温燃烧是柴油机产生碳烟微粒排放的主要原因。     

柴油机喷雾夹角对缸内三维流场的影响

运用CFD软件对直喷柴油机燃烧室中的喷雾及燃烧过程进行数值计算,考察了不同喷雾夹角下缸内三维流场及NOx排放的差异,并将计算结果进行了对比分析。结果表明喷雾夹角的增加使凹坑内的空气利用率变差,并使得燃烧高温区域更加接近气缸壁面以及缸盖平面;喷雾夹角的减小使燃烧过程中生成的NOx排放增加并增加了喷油器的热负荷。     

减小车用柴油机气缸体变形的试验研究

对高速中小型车用柴油机的气缸体在运转后产生失圆变形的原因作了分析并提出了减少这种变形的方法。在２．８Ｌ车用柴油机上进行的试验研究结果表明：经改进设计的气缸体其失圆变形明显减小。     

基于循环控制的LPG电喷发动机冷起动初探

基于循环控制策略，利用单循环和多循环燃烧分析方法研究了LPG发动机的冷起动特性。试验在一台四冲程、水冷125mL单缸电控喷射点燃式发动机上进行。通过对冷起动循环的缸压和瞬时转速的实对测量和分析，研究了LPG首次喷射脉宽及着火循环的关系对冷起动着火特性的影响，特别对如何实现可控循环着火进行了基于单次起动喷射脉宽的单循环和多循环燃烧研究。试验结果表明：冷起动首次着火循环对整个起动过程的HC排放及着火稳定性起着至关重要的作用；起动喷射脉宽对冷起动着火特性的影响最大，合理控制起动喷射脉宽和喷射时刻，即可实现“即喷即着”的理想可控循环着火。LPG首次着火循环所需的混合气浓度约是稳定怠速时的2．2倍；单循环起动喷射脉宽起动与多循环起动脉宽起动相比，具有HC排放低和起动可靠性好的优点。在首次喷射之前空转几循环可以使发动机的首次着火循环序数提前，并能提高冷起动可靠性。     

Effect of using plastic nanofuel as a fuel in a light‐duty diesel engine

A novel nanofuel is formulated using aluminum oxide (alumina) nanoparticles (AONs) in neat plastic oil (PO). A light‐duty compression‐ignition engine is used in the present investigation to analyze the effect of a 100% plastic nanofuel under different concentrations of nanoparticle on performance, combustion, and emission characteristics. The modified fuels used for conducting the experiment were formulated by mixing PO with 100, 150, and 200 mg/L of AON. The results of the physical and chemical properties of neat PO were significantly improved, in addition to AON. The nanofuels exhibited lower in‐cylinder pressure, delay period, and combustion duration than that of neat PO operation. The performance analysis revealed a 10.3% increase in thermal efficiency for PAN200 nanofuel compared with PO and it was almost the same as that of conventional diesel fuel. The emission levels of HC, CO, and smoke for PO‐based nanofuels were reduced significantly at all brake mean effective pressure values, whereas the reduction in the NO_X emission was only marginal. At full load, the emission of smoke, HC and CO of the PAN200 nanofuel were lower than the diesel operation. Overall, the engine fueled with nanofuel exhibited superior characteristics compared to that of neat PO operation.