燃烧系统参数对增压中冷柴油-天然气双燃料发动机排放特性和经济性影响的实验研究

将一台6缸、增压中冷柴油机改装为混合器进气方式的柴油—天然气双燃料发动机，对其燃烧系统参数对双燃料发动机排放和经济性的影响进行了实验研究，包括引燃柴油喷油时刻、天然气替代率、中冷后进气温度的影响。双燃料发动机的排放与空燃比及燃烧系统参数密切相关。替代率增加时，排气烟度降低，HC排放升高，当量燃油消耗率升高，CO排放在替代率较小时随替代率增加而升高，但在替代率较高时随替代率增加而略有降低。替代率对NOx排放的影响则与发动机工况有关，在最大转矩和低速大负荷工况，空燃比值较小，NOx排放随替代率的升高而增大；在标定功率工况，空燃比较大，NOx排放随替代率的升高而减小。提前角减小，NOx排放降低。中冷后温度升高，碳烟排放和NOx排放升高，HC和CO排放降低，当量燃油消耗率降低。研究结果表明，采用增压中冷技术、提高CNG替代率、减小引燃柴油喷油提前角，能够有效地降低双燃料发动机的有害排放物。     

机电联合控制LPG-柴油双燃料增压发动机的研究

对增压柴油机燃用 L PG-柴油双燃料、采用 2种机电联合控制方案进行了较为深入的研究 ,对比分析了原柴油机和机电联合控制 L PG-柴油双燃料发动机的动力性、燃料经济性和碳烟、NOx、CO、HC排放。机电联合控制方案 1的试验研究表明 :掺烧 L PG后 ,可以显著地降低柴油机的碳烟排放 ;但在小负荷范围内 ,燃料消耗率略有增加 ,HC、CO排放增加较多。机电联合控制方案 2的试验研究表明 :双燃料发动机和原柴油机外特性相比 ,转矩几乎不降低 ,燃料消耗率略有下降 ,碳烟排放显著降低 ,NOx、CO排放变化不大 ,HC排放增加 ;双燃料发动机和原柴油机负荷特性相比 ,燃料消耗率在小负荷范围内持平而在中等以上负荷略有下降 ,碳烟排放显著降低 ,NOx 排放变化不大 ,HC、CO排放在小负荷范围内基本相同而在中等以上负荷略有增加。     

增压柴油机燃用天然气合成油排放特性的研究

对增压中冷柴油机燃用纯天然气合成油（Gas-to-Liquids,GTL）、柴油／GTL混合燃料的排放进行了外特性、负荷特性和欧洲ECE R49十三工况法的试验研究,并与柴油的排放进行了对比。研究表明：燃用GTL在所有工况下都能够有效降低NOx、烟度和PM,且掺混比例愈大,效果愈明显,CO和HC也有一定的改善;在ECE R49十三工况下纯GTL的NOx和PM排放分别降低了23．7％和27．6％,CO和HC分别降低了16．6％和12．9％;发动机工况对增压柴油机燃用所有燃料的排放有较大影响。结果表明GTL是柴油机有潜力的低排放代用燃料。     

甲醇柴油对增压中冷柴油机燃烧与排放性能的影响

针对在增压中冷柴油机上燃用不同比例甲醇柴油对发动机燃烧和排放性能的影响进行了研究。结果表明：随着混合燃料中甲醇含量的增加,发动机动力性略有降低,使用经济性提高,缸内最大压力和温度降低,NOx和碳烟排放降低,HC排放增加;CO排放小负荷下大幅增加而在大负荷下略有降低。     

甲醇和EGR降低柴油机NO_x和碳烟排放的试验研究

在4100QBZL增压中冷柴油机上进行了M15甲醇柴油的试验研究。在维持原机动力性的基础上,研究了不同EGR率对柴油机燃用M15甲醇柴油时的动力性、经济性、燃烧特性、NOx和碳烟排放的影响。结果表明:甲醇可以同时降低柴油机的NOx和碳烟排放,但造成柴油机动力性下降,经济性变差。增加9.5%的供油量后,柴油机可以维持原机的动力性,碳烟排放较低,但NOx排放量大幅度上升。采用EGR系统后,随着EGR率的增加,最高缸压、最大放热率和缸内温度逐渐降低,所对应的曲轴转角后移,NOx排放大幅度降低,烟度有不同程度的恶化。在维持动力性和经济性的基础上选择合适的EGR率可以使柴油机的NOx排放和烟度排放均低于燃用0#柴油。     

柴油/乙醇组合燃烧降低增压中冷发动机排放的研究

在增压中冷发动机上采用柴油/含水乙醇组合燃烧(DECC)方式进行排放特性的试验研究.研究表明,采用DECC方式,增压中冷发动机的NOx和微粒排放同时大幅度下降,但HC和CO排放增加较多.加装氧化催化转化器后,HC和CO得到了大幅度地降低,微粒(PM)也进一步减少.按照国Ⅲ规定的检测方法,对比纯柴油排放,该机的NOx由6.49 g/(kW·h)降到3.46 g/(kW·h),微粒由0.142 g/(kW·h)降到0.089g/(kW·h),HC和CO测量值分别为0.34 g/(kW·h)和0.10 g/(kW·h).负荷烟度(ELR)试验测试结果为0.687 m-1.测试结果表明,采用DECC燃烧模式,在仍然采用原机的泵管嘴燃油喷射系统的情况下可以使增压中冷发动机排放从国Ⅱ排放标准提升到国Ⅲ排放标准.除微粒指标满足国Ⅲ要求外,其余指标低于国Ⅳ要求,且燃料经济性基本保持不变.     

小排量增压汽油机进气压力对性能的影响研究

对465Q汽油机进行废气涡轮增压改造,研究了进气压力对增压发动机性能及排放的影响。增压后,发动机动力性能明显提升,增压压比越大,发动机的比功率越高;热效率提高,燃油消耗率下降,经济性改善;在低进气压力时,随进气压力增大,CO,HC排放减少,NOx排放增多;高进气压力时,随进气压力增大,CO,HC排放增多,NOx排放减少;CO,HC,NOx排放随转速的提高呈先增多后减少的规律;进气压力越大,发动机的放热率、压升率越高。     

EGR率对M15甲醇柴油燃烧与排放的影响

在不同工况下研究了不同EGR率对增压中冷柴油机燃用M15甲醇柴油混合燃料的燃烧和污染物排放的影响。实验结果表明：随着EGR的增加,最高缸压、最大放热率和缸内温度逐渐降低,所对应的曲轴转角后移,NOx排放大幅度降低,烟度、HC、CO等排放有不同程度的恶化。选择合适的EGR率可以消除柴油机NOx排放和烟度之间的Trade-off关系。     

LPG/柴油混合燃料发动机性能与排放的研究

研究了直喷柴油机燃用不同掺混比的LPG／柴油混合燃料时的动力性、经济性及排放特性。结果表明，掺入一定比例的LPG可以改善缸内燃烧过程，随着掺混比的增大，碳烟和NOx的排放大幅度降低，CO和HC的排放略有升高，动力性和经济性基本维持不变。     

4108型柴油机排气三元催化转化试验研究

通过KD2型三元催化转化器应用于41087ZLQ型增压中冷柴油机的发动机台架试验,分析了三元催化转化器对此类型柴油机动力性、经济性和排放的影响.试验结果表明,三元催化转化器的应用对此类型柴油机的动力性和经济性无较大的影响;可以显著降低CO、HC的排放,而对降低NOx的排放效果却不明显.为了得到更好的净化效果,需要采用机内和机外综合净化措施,即在使用三元催化转化器的同时,增加EGR系统、微粒过滤器等.     

非道路涡轮增压柴油机高原适应性研究

为改善非道路柴油机高海拔条件下功率下降、经济性及排放性能恶化、高速增压器超速等问题,利用柴油机高原环境模拟台架试验结合一维仿真研究了0～4 000m海拔环境下增压器运行特性、柴油机综合性能参数等随海拔高度的变化规律及影响机理。针对柴油机的变海拔性能恢复目标,通过对增压系统进行参数计算和选配,提出一种带有废气旁通阀的两级涡轮增压匹配方案。研究结果表明:变海拔条件下,非道路柴油机各性能参数呈现非线性变化,在转速800～2 800r/min全负荷工况下,柴油机动力性、经济性变化梯度呈现出先减小后增大的"浴盆形"趋势。在0～2 000m海拔环境下,柴油机转矩降幅达4.3%,有效燃油消耗率降幅达6%。随着海拔升高,中冷前温度与涡前温度逐渐升高,增压压力与涡前压力逐渐降低,CO、全碳氢和NO_x排放升高。匹配两级增压系统后,对比原机4 000m海拔运行工况,柴油机功率平均升高14.9%,有效燃油消耗率平均降低11.8%,实现了非道路柴油机的高海拔性能恢复目标。     

不同海拔高度硅油风扇离合器对发动机性能影响的研究

在内燃机风扇离合器高海拔(低气压)模拟试验台上，研究了不同海拔高度(0km～5km)下硅油风扇离合器的分离、结合特性，以及对发动机性能的影响。研究结果表明：随着海拔高度的增加，发动机输出转矩和功率下降、烟度排放增加。燃油消耗率在小负荷时增加较多，在大负荷时增加较少。硅油风扇整个分离与结合时间呈现减小趋势。硅油风扇转速在小负荷时变化不明显，在大负荷时将逐渐降低。     

水下工作柴油机排气降温系统设计及试验

排气背压对柴油机的动力性能和油耗有着重要的影响,排气背压过大会造成动力性能的损失和油耗的增加,因此,在为柴油机设计排气后处理装置时,要充分考虑排气背压的大小。本文针对水下工作的柴油机,设计了一套排气降温系统,可以使得该柴油机在水下工作时,其排气可以被冷却后直接排向大气,并且其动力性能不受影响,这就要求在设计过程中要使整个排气降温系统的流动阻力尽可能最小。通过试验结果表明:加装该排气降温系统后柴油机输出动力性能良好,无功率和转矩损失;特殊管壳式换热器换热效果良好,能使最高温度为503.4℃的高温烟气降低到39.4℃。本文研究的结果对小型水下动力装置排气降温系统的选择和设计有一定的参考价值。     

柴油机燃用掺水燃料的燃烧特性及其节油机理分析

通过计算对掺水的综合效果进行了分析,结果表明：1）与纯柴油相比,掺水燃料喷射液体总量增多,存在时间变长,液雾卷吸能力增强,能更加充分地与空气混合使燃烧完全,在上止点附近热量释放集中使柴油机做功能力增强,是提高燃烧效率的主要原因之一;2）燃料中水蒸发做功可以部分弥补由于水分蒸发使温度和压力下降所造成的不利影响而提高功率,这是节油的第2个重要原因;3）掺水后尽管排气带走的水蒸汽潜热会增加,但是同时排气最高温度与平均温度都有所下降,排气损失反而减小,这是节油的第3个重要原因。     

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.     

Comparison of performance for cascaded humidified advanced turbine with the corresponding combined system

In this paper, the use of a cascaded humidified advanced turbine (CHAT) system instead of a cascaded advanced combined turbine (CACT) system to increase the overall efficiency is discussed. The overall performance is calculated for CHAT and CACT systems.

The working parameters in this study are the overall pressure ratio, ambient temperature, and altitude. Using a specially designed program, the effect of these parameters on the specific power output, specific fuel consumption, engine thermal efficiency, and the overall efficiency is evaluated and compared.

The results showed superior CHAT system performance relative to the CACT system. The specific power output, the specific fuel consumption, and the overall efficiency of the two systems at design point are compared as follows: the specific power output for CHAT system is about 5% more than CACT at design point, the specific fuel consumption for CHAT is about 7% less than CACT at design point, and the efficiency for CHAT system is about 7% more than CACT at design point. Thus the CHAT system demonstrates better performance at higher temperatures and part-load operation. It is interesting to notice that the effect of altitude on both systems is almost the same.     

涡轮增压柴油机高海拔(低气压)性能试验研究

在内燃机高海拔(低气压)模拟试验台上，对不同模拟海拔高度下的涡轮增压柴油机性能进行了试验研究。分析了海拔高度的变化对涡轮增压柴油机动力性、经济性的影响，研究了涡轮增压柴油机最大转矩、最低燃油消耗率随海拔高度的变化规律，为进一步提高高海拔地区涡轮增压柴油机的性能提供了重要的理论依据。     

发动机燃用生物柴油的性能研究

通过对比研究了柴油机燃用餐饮废弃油炼制的生物柴油、柴油及B50时在高原地区的动力性、经济性及排放特性。研究结果表明：在柴油机不进行任何调整的情况下,全负荷时,燃用生物柴油的发动机动力性降低6.8%,B50降低3%;燃用生物柴油有效燃油消耗率升高了13.8%;燃用B50在高速高负荷时柴油机热效率提高2.5%;无论在全负荷还是在部分负荷工况下,燃用生物柴油均能大幅度降低柴油机烟度、CO和HC排放,但会引起NOx排放量的上升。     

Performance of a stationary diesel engine using vapourized ethanol as supplementary fuel

The modification and testing of a compression ignition engine using diesel and vapourized ethanol as fuel has been carried out. Tests on the engine fuelled with diesel only were made, and the performance evaluated to form a basis for comparison for those of ethanol–diesel dual fuelling.

Modifications were made in the introduction of the ethanol and air. A carburettor was used to vapourize aqueous ethanol into the engine. The effect of preheating the intake ethanol–air mixture was also investigated. Performance was evaluated in terms of engine horsepower, brake specific fuel consumption, brake thermal efficiency, the exhaust gas temperature, lubricating oil temperature and exhaust emissions. The vapourized ethanol partially reduced diesel fuel consumption but also increased total fuel delivery. Vapourization increased power output, thermal efficiency and exhaust emissions but lowered exhaust temperature and lubricating oil temperatures.