DME预混比和柴油供油提前角对PCCI发动机性能影响

在一台2105柴油机上采用进气道预混DME一缸内直喷柴油的复合方式实现PCCI燃烧,研究了DME预混比和柴油供油提前角对预混合压燃(premixed charge compression ignition,PCCI)发动机燃烧、排放特性和燃油经济性影响。研究结果表明:随DME预混比增加,PCCI发动机燃烧始点逐渐前移,缸内压力峰值增大,放热过程由两阶段放热变成三阶段放热,且放热率曲线整体前移,NO_x、碳烟排放和当量燃油消耗率均降低,而CO和HC排放及有效热效率均逐渐升高;随柴油供油提前角增大,PCCI发动机燃烧始点相应提前,缸内压力峰值逐渐增大,放热过程由三阶段放热变成两阶段放热,NO_x排放大幅升高,碳烟排放明显下降,CO和HC排放及当量燃油消耗率先下降后增加,而有效热效率则先升高后降低,     

直喷式发动机燃用天然气掺氢混合燃料放热规律与燃烧特征参数分析

研究了直喷发动机燃用天然气掺氢混合燃料的放热规律与燃烧特征参数,研究结果表明:随着混合燃料中氢气体积分数的增加,中、低负荷发动机有效热效率增加,大负荷下有效热效率高且基本上不随氢气体积分数变化;随着氢气体积分数的增加,混合燃料放热率曲线相位提前,快速燃烧期缩短,放热率增加,此现象在低转速工况下更为明显,表明气流速度较低时掺氢对提高混合燃料燃烧速率作用明显;缸内最高燃气平均温度、最大压力升高率和最大放热速率随氢气体积分数增加而增加.     

燃油喷射参数对发动机燃用生物柴油BD20燃烧特性的影响

以满足国-Ⅴ排放的某增压中冷高压共轨柴油机为试验样机,系统分析了预喷、主喷、后喷对该机燃用生物柴油BD20滞燃期、燃烧持续期、缸内压力、瞬时放热率、累计放热率、压力升高率等燃烧特性的影响。结果表明:滞燃期受预喷射和主喷射影响较大,后喷对滞燃期基本没有影响,且滞燃期随预喷油量的增加而变短,随预喷间隔角的增大呈先缩短后增长的变化趋势;主喷定时对燃烧持续期的影响较大,主喷定时推后,燃烧持续期缩短;发动机采用预喷可以使燃烧变得相对柔和,且预喷油量对缸压的影响大于预喷定时;发动机采用后喷,主燃烧前期和中期的燃烧特性参数基本没有变化,燃烧后期缸内压力降低且压力升高率及放热率增加,后喷提高燃烧后期的缸内温度;采用较大的预喷间隔角和适当提前主喷正时可以显著改善燃用BD20时的动力性,而预喷油量及后喷射对动力改善不明显。     

缸内喷射CO2对柴油机均质压燃影响的初步研究

采用气体喷射系统向气缸内喷射CO2,研究了CO2喷射始点和循环喷射量对均质压燃(HCCI)柴油机燃烧特性和排放特性的影响。试验结果表明:CO2缸内喷射可以有效控制燃烧始点和降低NOx排放。随着CO2喷射始点提前和循环喷射量增大,爆发压力和缸内温度降低,低温和高温放热始点推迟,压力升高率降低;NOx排放降低,碳烟、HC和CO排放升高。另外,燃烧相位的改善,减小了压缩负功,使指示热效率也比未喷射CO2时增大。     

掺氢比对柴油机掺氢EGR燃烧过程的影响

在一台视窗上置式柴油机可视化试验装置上用高速摄影机记录下油门全开时柴油机掺氢EGR燃烧过程的火焰照片,应用三基色法计算了燃烧温度场,结合示功图和放热率曲线分析了掺氢比对掺氢EGR燃烧过程的影响.结果表明:当EGR率一定时,随着掺氢比的增加,着火时刻呈现提前的趋势,燃烧持续时间发生相应改变;缸内最大爆发压力增加,达到峰值压力的时间提前;放热率峰值增加,放热率曲线整体提前;缸内最高温度和平均温度相应增高.当EGR率较大时,燃料不能充分燃烧,热效率下降,随着掺氢比的增加,燃烧过程随之改善.     

二级可调增压共轨柴油机的高海拔燃烧特性

通过高海拔模拟试验研究了VGT二级可调增压柴油机不同海拔的燃烧特性.结果表明,随着海拔的升高,二级可调增压柴油机的滞燃期延长,速燃期放热率增大,但缓燃期放热率和累计放热量均减小,放热率重心向上止点偏移,缸内平均指示压力下降.与单级涡轮增压柴油机相比,二级可调增压柴油机在高海拔的燃烧状态明显改善;海拔5,500,m时,二级可调增压柴油机平均指示压力提高9.1%,,速燃期放热率峰值降低12.9%,,缓燃期放热率峰值增加2.3%,,累计放热量增大11.1%,,滞燃期缩短11.3%,;标定功率提高11.8%,,燃油消耗率降低4.8%,.     

超多喷孔喷油嘴早喷射低温燃烧试验研究

进行了早喷射喷油定时、废气再循环(EGR)率和喷油压力实现低温燃烧降低排放的试验研究。通过缸内压力和燃烧排放数据的采集、处理,分析这些参数对放热规律、滞燃期、燃烧重心、排放等特性的影响。早喷射可以实现低温燃烧,但与晚喷射相比,早喷射的滞燃期稍短,需要更大的EGR率来适当延长滞燃期并降低燃烧温度,最优排放点与原机相比烟度下降了63%,NOx降低了81%,但油耗比原机升高了6%。除了压缩比降低的原因,燃烧始点在上止点前造成的传热损失增大,增大喷油压力和提前喷油会导致燃油喷射到活塞顶面和气缸壁面,以及增大EGR率导致的增压压力和混合气氧气含量下降引起的燃烧效率下降等都可能是油耗升高的原因。早喷射与晚喷射相比,燃烧更稳定,放热率峰值较高,但是早喷射的最大压力升高比较大,甚至会超过2 MPa/(°)。     

不同点火时刻下天然气掺氢缸内直喷发动机燃烧与排放特性

在缸内直喷火花点火发动机上开展了天然气掺混0％-18％氢气的混合燃料不同点火时刻下的试验研究。结果表明：对于给定的喷射时刻和喷射持续期,点火时刻对发动机性能、燃烧和排放有较大影响,喷射结束时刻与点火时刻的间隔对直喷天然气发动机极为重要,喷射结束时刻与点火时刻的间隔缩短时,混合气分层程度高,燃烧速率快,热效率高。最大放热率等燃烧特征参数随点火时刻的提前而增加。HC排放随点火时刻的提前而下降,CO2和NOx排放随点火时刻的提前而增加,NOx排放的增加在大点火提前角下更明显。掺氢可降低HC排放,对CO和CO2排放影响不大。掺氢量大于10％时可提高天然气发动机热效率。     

柴油/天然气双燃料发动机数值优化

利用CONVERGE搭建了柴油/天然气双燃料发动机三维数值模拟平台,在大负荷工况下研究了压缩比和不同喷油策略对发动机燃烧性能的影响．研究结果表明,相同条件下,降低压缩比到14.8能够有效降低最大压升率,从而有助于进一步增大天然气的替代比例．采用单次喷射策略时,通过提高喷射压力并提前柴油直喷时刻,在最大压升率限值内,能在85%天然气替代比例的同时获得48.1%的热效率．采用两次喷射策略时,随着预喷油量的增加,缸内着火时刻提前．并且预喷时刻提前能够有效降低最大压升率．对比发现,与单次喷射策略相比,两次喷射策略能够实现更为灵活的缸内燃烧控制,获得90%的天然气替代比例．最终,两次喷油策略实现了48.4%的最高热效率．     

直喷式柴油机燃用生物柴油的燃烧特性

在一台直喷式增压柴油机上进行了生物柴油、柴油及其掺混油B20、B50的性能试验,通过测量喷油器针阀升程、喷油压力和气缸压力曲线,对放热率、滞燃期等燃烧特性参数进行了分析,以研究生物柴油对发动机燃烧性能的影响。试验结果表明,在相同工况下,随着掺混油中生物柴油比例的增加,喷油始点逐渐提前,喷油延迟角逐渐变大,喷油压力和喷油持续期有所增加;滞燃期逐渐缩短,在大负荷尤为明显;预混合放热峰值逐渐降低,而扩散燃烧放热峰值逐渐增大;缸内最高燃烧压力提高,其对应的曲轴转角也逐渐提前。燃用生物柴油后发动机的热效率有所提高,在中等负荷时尤为明显。     

柴油机电控共轨喷油系统发展现状

将目前柴油机电控共轨喷油系统归纳为两大类型 ,介绍了各自的基本原理 ,并介绍了共轨系统目前发展的新进展 ,提出了未来发展的主要方向。     

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%。     

柴油机高压共轨系统喷油规律试验分析

为研究高压电控共轨系统的喷油特性,利用EFS瞬时喷油测量仪试验台,采用位移法对Bosch高压电控共轨喷油系统进行了不同喷射压力、不同喷油提前角以及多次喷射的喷油规律试验研究。结果表明,喷油压力越高,喷油率越大且喷油持续期越短;当实现多次喷射时,预喷油量为一定值而预喷间隔改变时,预喷射位置的变化相当于在x轴上横向平移;而当预喷定时相同、预喷油量不同时,在喷油率曲线上显示为在相同位置上峰值不同的预喷射喷油率;后喷射情形与此类似。     

缸内直喷汽油机两阶段喷射喷油规律研究

基于定容积法搭建了均质混合气压燃（HCCI）燃烧模式下的缸内直喷汽油机（GDI）喷油器喷油规律测试台,在保证其测试精度的基础上,研究了GDI喷油器两阶段喷油的喷射压力、喷射背压、两次喷油间隔和体积分数对其喷油规律的影响．结果表明,喷油率随喷射压力增大呈增大趋势;喷射背压只对喷油中期的喷油率有影响且随着喷射背压的增大喷油率有所下降,但喷射背压对喷油总量影响不大．试验测得的喷射间隔小于设定值．另外,两次喷射间隔较小时出现两次喷油过程重叠,使其第2次喷油率高于喷射间隔较大时的第2次喷油率．单次喷油率和喷油持续时间随着喷射体积分数增大而增大．     

Effects of direct water injection on engine performance in a hydrogen (H2)-fueled engine at varied amounts of injected water and water injection timing

In this paper, the effects of direct water injection (WI) on characteristics of combustion and emission for a hydrogen (H₂)-fueled spark ignition (SI) engine were experimentally investigated. The experiments conducted under different amounts of water injection (AWI) and varied water injection timing (WIT). The experimental results showed that in-cylinder pressure decreased, indicated thermal efficiency (ITE) increased, and the flame development (CA0-10) and propagation (CA10-90) periods prolonged when AWI raised. When AIW grew to 4.5 mg/cycle, Nitrogen oxides (NOx) expelled from the original engine decreased by 53.7% when excess air ratio (λ) was 1.15. Early WIT had positive effects on the reduction of NOx emissions. When WIT retarded, in-cylinder pressure increased, ITE decreased and CA0-10 and CA10-90 shortened, NOx emissions rapidly increased.     

柴油机燃油喷射系统出油阀偶件的试验研究

以无锡威孚公司目前机械直列喷油泵产品中强化程度较高的PMS喷油泵为基础 ,通过试验研究的方法 ,对比测试与分析等压出油阀、阻尼阀、等容出油阀喷油泵性能数据 ,研究 3种基本出油阀偶件在高喷射压力强化条件下 ,对喷油泵泵端压力、嘴端压力、喷油规律与燃油液力系统穴蚀、二次喷射的影响规律与程度。研究表明 ,等压出油阀偶件相对等容出油阀、阻尼阀在残余压力与喷油定时稳定性及解决燃油液力系统穴蚀、二次喷射问题等方面具有较为明显的优势     

不同海拔条件下喷油参数对柴油机性能的影响

通过内燃机高原环境模拟试验台,研究了不同海拔条件下高压共轨柴油机在最大转矩转速点(1500 r/min)全负荷(2300 N·m)和部分负荷(500 N·m)工况下喷油提前角、共轨压力及循环喷油量(全负荷)对柴油机燃烧特性与性能的影响规律.结果表明:全负荷工况下,随着喷油提前角增加,柴油机滞燃期增加,最高燃烧压力和最大压力升高率增大,增大趋势随海拔增加而降低,柴油机转矩在0 km和3 km海拔先增加后减小,在5 km海拔时逐步增加.随着共轨压力增加,柴油机燃烧相位提前,最高燃烧压力、最大压力升高率和转矩均增加,排温降低;部分负荷工况下,有效燃油消耗率随共轨压力增加而降低.随循环喷油量增加,转矩、排温和缸内压力均逐渐增大,最大压力升高率在3 km海拔范围内逐渐增加、在5 km海拔时逐渐减小.海拔每升高1 km,柴油机在全负荷工况下,最佳循环喷油量平均降低5.81%,最佳喷油提前角和共轨压力在全负荷和部分负荷工况下平均分别增加了1.2°,CA、0.8°,CA和4 MPa、3 MPa.     

Effect of fuel injection timing and injection pressure on performance in a hydrogen direct injection engine

The in-cylinder hydrogen fuel injection method (diesel engine) induces air during the intake stroke and injects hydrogen gas directly into the cylinder during the compression stroke. Fundamentally, because hydrogen gas does not exist in the intake pipe, backfire, which is the most significant challenge to increasing the torque of the hydrogen port fuel injection engine, does not occur. In this study, using the gasoline fuel injector of a gasoline direct-injection engine for passenger vehicles, hydrogen fuel was injected at high pressures of 5 MPa and 7 MPa into the cylinder, and the effects of the fuel injection timing, including the injection pressure on the output performance and efficiency of the engine, were investigated. Strategies for maximizing engine output performance were analyzed.The fuel injection timing was retarded from before top dead center (BTDC) 350 crank angle degrees (CAD) toward top dead center (TDC). The minimum increase in the best torque ignition timing improved, and the efficiency and excess air ratio increased, resulting in an increase in torque and decrease in NO_x emissions. However, the retardation of the fuel injection timing is limited by an increase in the in-cylinder pressure. By increasing the fuel injection pressure, the torque performance can be improved by further retarding the fuel injection timing or increasing the fuel injection period. The maximum torque of 142.7 Nm is achieved when burning under rich conditions at the stoichiometric air-fuel ratio.     

喷射背压对喷油特性影响的仿真及试验研究

以某型大功率船用柴油机机械式燃油系统为研究对象,基于AMESim软件建立系统一维计算模型,研究恒定及动态背压对喷油特性的影响。仿真结果表明:随喷射背压升高,循环油量呈线性趋势下降;喷油持续期呈抛物线趋势上升。将柴油机台架试验测得的燃油喷射段缸压曲线作为计算边界输入,得到计算循环油量。相比3.0 MPa恒定背压时,循环油量下降了4.9%;喷油持续期延长3.1 °CA。针对该套燃油喷射系统的试验表明:恒定背压设定值由从6.0 MPa升高至10.0 MPa时, 推进25%负荷时主要喷射性能参数对喷射背压变化的敏感性要比推进100%负荷更强。100%负荷,背压为6.0~9.0 MPa时,循环油量变化不大;背压为10.0 MPa时,循环油量下降7.0 mg。而25%负荷时,背压为7.0~10.0 MPa时,背压每上升1.0 MPa,循环油量约下降6.0~8.0 mg。     

基于两阶段燃油喷射的直喷汽油机离子电流特性的试验

基于两阶段燃油直喷的汽油机研究了首次喷油时刻、第2次喷油时刻、两阶段喷油比例以及点火时刻对起动首循环缸内燃烧离子电流特性的影响.分析了不同燃烧边界条件下直喷汽油机缸内燃烧反相离子电流峰值及其相位的变化,进而探讨了缸内压力及放热率之间的关系.此外,分析了分层燃烧直喷汽油机典型燃烧情况下的离子电流波形特征,并且对比了分层混合气和均质混合气燃烧模式下离子电流波形特征.结果表明,调整首次喷油时刻、第2次喷油时刻以及两阶段喷油比例主要是改变缸内混合气形成特性,尤其是火花塞附近的局部混合气浓度,影响了火焰传播速度,进而也影响了形成的离子电流的强弱.提前和推迟点火时刻均导致反相离子电流峰值减小.另外,4种典型的燃烧(失火、部分燃烧、伴有后燃以及正常燃烧)情况下,离子电流波形特征有着显著的差异,且反相离子电流峰值和积分信号在4种情况下依次增大,伴有后燃的情况下在做功冲程后期再次出现离子电流峰值波形.