中速柴油机燃用低质混合油的试验研究

在一台中速柴油机上进行了轻柴油和低质混合油的动力性能试验,通过对缸内压力曲线的分析,对比研究了轻柴油和低质混合油的缸内燃烧情况;比较了两种喷油嘴参数对应的柴油机动力性能;研究了燃油温度对低质混合油动力性能的影响。结果表明,采用原机喷油嘴,与燃用轻柴油相比,燃用低质混合油时,在中低负荷条件下,燃烧压升率变大,最高燃烧压力升高;高负荷条件下,缸内最高燃烧压力有所降低;采用喷孔数及喷孔直径均增加的新喷油嘴后,在各个工况下燃用低质混合油时的最高燃烧压力比燃用轻柴油时的高;随燃油温度升高,缸内燃烧压力升高,但燃油温度升高到一定限值后,动力性能下降。     

船用中速柴油机电控燃油喷射系统匹配

针对4190船用中速柴油机,提出由电控组合泵替代传统机械泵,利用AMESim软件建立电控组合泵燃油喷射系统模型,确定试验用凸轮型线、喷孔直径、油泵柱塞直径、高压油管长度等参数。通过发动机台架试验研究凸轮工作段位置、喷油器伸出高度、喷孔直径及供油提前角对柴油机经济性和排放的影响。研究结果表明:凸轮工段位置影响喷油规律,从而影响经济性和排放;喷油器伸出高度减小会导致经济性变差;喷孔直径越小,最低燃油耗的供油提前角越大;减小喷孔直径,燃油喷射压力提高,有利于降低燃油消耗率和NOx排放,但小喷孔直径的喷油持续期长,后燃增加,效率下降且CO排放增加。     

汽油发动机燃用LPG的燃烧性能数值模拟及试验研究

应用GT-POWER软件和化学动力学软件CHEMKIN建立了汽油发动机工作过程计算模型,并用试验结果进行了验证。在此基础上对汽油发动机燃烧LPG时的动力性能及经济性能进行了变参数研究。模拟结果表明,在相同工况条件下,随着压缩比的增大,燃用LPG发动机的经济性和动力性能都有所提高,但同时爆震指数也相应增加。随着空燃比的增加,发动机的经济性能和动力性能均先提高后降低,空燃比对缸内层流燃烧速度和绝热火焰温度影响较大。     

柴油机TR燃烧系统的数值模拟

为了改善柴油机的油气混合过程,开发了TR燃烧系统。该系统在原机ω型燃烧室的基础上增加壁面导向圆弧,配合锥面4×Φ0．36十垂直中心喷孔1×Φ0．20喷油器。以对TR燃烧系统的可视化研究为依据,应用STAR-CD软件对其喷雾混合过程进行三维数值模拟。结果表明导向圆弧形成的二次射流增加了空气卷吸和油气混合空间。中孔油束与中心凸台碰撞形成的盘状喷注同样也增加了中心处的油气混合;TR燃烧系统具有较少的燃油附壁质量并存在多处大小不同方向各异的漩涡,加速了油气混合。台架试验表明：TR燃烧系统在中低负荷时排放烟度低于0．1 BSU,全负荷时低于0．4 BSU。推迟供油提前角至11℃A时,NO_x排放大幅度降低,浓度为203×10~(-6)～776×10~(-6),烟度在0．3～0．6BSU之间。试验表明TR燃烧系统在降低柴油机排放方面具有较大的潜力和应用前景。     

6110柴油机经济性的改进研究

本文论述了６１０５型上喷柴油机扩缸至６１１０型柴油机的节能研究，它具有良好的经济性和较大的功率扭矩储备系数。     

高强化柴油机气缸套周围冷却水流动的数值模拟和试验研究

针对柴油机的冷却进行精确计算，必须对柴油机内部流场进行深入的三维数值模拟和试验研究。首先分析了柴油机冷却水流动的数值模拟计算方法，建立了某柴油机气缸套周围复杂水腔的三维实体模型，并采用FIRETM软件对水腔模型进行计算，得到冷却水在缸套复杂水腔内的三维流场；再运用流量压力测量法和流动显示法对透明气缸套水腔内的冷却水流动进行试验。对比分析结果表明数值模拟计算的冷却水流动方向和流量大小与试验测量和观察结果相一致缸套水腔改进后冷却水的流量和压力分布合理，水腔内微涡和流动死区减少，缸套穴蚀减轻，此数值模拟方法是合理的。     

液化石油气发动机燃油喷射过程的数值模拟及其试验研究

针对采用普通泵-管-嘴燃油系统的液化石油气(LPG)直喷式发动机,建立了考虑高压油泵柱塞偶件燃油泄漏量影响的燃油系统数学模型,并对燃油喷射过程进行了模拟计算及其计算结果的试验验证,揭示了LPG发动机燃油喷射过程的基本规律与工作特征。研究表明:由于LPG具有较高的饱和蒸汽压和可压缩性,致使其压力上升和下降都比较缓慢,供油持续期加长,油管内燃油残余压力较高,压力波动较大,容易发生二次喷射;通过增大出油阀卸载容积的办法,可以消除LPG的二次喷射等异常喷射现象。     

车用柴油机增压匹配数值模拟研究

使用VC 和Matlab分别建立了柴油机、涡轮增压器、进排气管及中冷器的数值模型,并编制了涡轮增压器与柴油机的匹配计算程序。应用该程序对某柴油机与某径流式涡轮增压器联合工作过程进行仿真计算,得到柴油机的性能参数及与该增压器的匹配数据,最后通过试验结果对数学模型、增压器与柴油机匹配程序的可行性进行了验证。     

机车中速柴油机应用柴油/甲醇二元燃料的燃烧特性研究

在一台机车中速柴油机上,采用进气歧管喷射甲醇的方式,研究了不同转速与负荷下柴油/甲醇二元燃料燃烧特性。研究结果表明:随着甲醇喷射量的增加,滞燃期延长,燃烧持续期缩短,中低负荷时燃烧呈单峰快速放热,高负荷下预混燃烧比例有所提高,但仍保持双峰放热规律;同时,二元燃料燃烧方式下的最高燃烧压力与压力升高率均高于原机,最高燃烧温度也随着甲醇喷射量的增加而升高;此外,二元燃料燃烧的热效率与负荷密切相关,在600r/min时有效热效率随着甲醇的喷入而降低,且随着替代率的升高其降幅加大,在33%替代率时下降了9.06%,但在1000r/min标定负荷时有利于热效率的提高,升幅达到0.36%。     

机车柴油机喷油嘴三维流场数值模拟及其改进研究

通过FLUENT软件利用可压缩流体的三维湍流模型和无粘流动模型对改进前后喷油嘴内流场进行了数值模拟。对比研究发现,90°密封座面的压力损失小于60°密封座面;随着喷射压力的提高喷油嘴流量系数有减小的趋势;喷孔倒角可以增大喷油嘴流量系数,同时可以减少高压喷射带来的压力损失。在高强化中速机车柴油机上220 000 km的实际运用结果表明,该型针阀偶件大大减少了故障率,并且其工作可靠性、使用寿命有大幅度提高。     

中速柴油机碳烟排放的数值模拟计算

应用AVL-BOOST软件平台的广安模型,以8230中速柴油机的降低低工况排放为算例,考核计算模型的实际应用准确性。该模型的数值模拟结果与试验结果基本吻合。利用该模型可预测喷油规律、增压压力、压缩比等参数对碳烟排放的影响,从而为预测及改善柴油机的碳烟排放提供了一种数值分析的依据。     

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。     

二甲醚发动机燃油喷射过程的数值模拟及其试验研究

针对采用普通油泵—油管—油嘴燃油系统的二甲醚发动机,建立了燃油喷射过程的数学模型,通过对不同工况下燃用DME和柴油的燃油喷射过程的数值模拟与计算结果的试验验证,揭示了二甲醚发动机燃油喷射过程的物理本质及其特性参数的变化规律。研究表明,由于DME具有较高的可压缩性,致使其泵端与嘴端压力上升及下降都较柴油缓慢,压力上升始点延迟,实际喷油始点滞后,嘴端油管压力峰值较低,高压油管中的残余压力较高,较易出现二次喷射现象。     

柴油均质压燃发动机的循环模拟研究

建立了一个柴油均质压燃发动机的零维循环计算模型,用基元反应机理和感应时间（EMIT）模型预测着火正时,用拟合的对数正态分布函数计算不同工况的放热率。与试验的对比表明,模型能够比较准确地预测不同工况柴油均质压燃发动机的工作性能。用建立的模型分析了配气定时对柴油均质压燃燃烧过程的影响,计算表明配气定时可以控制均质压燃燃烧的运行工况范围。     

机车柴油机燃油喷射系统模拟仿真计算

在对某机车柴油机燃油喷射系统改进的过程中,使用计算机模拟软件GT-Fuel对燃油系统的性能进行预分析,在模拟计算的基础上选取合适的方案进行试验验证,结果表明:计算结果和试验结果二者吻合性较好,对设计改进具有指导意义。     

基于CFD数值模拟的柴油机性能研究

为研究燃烧室结构对柴油机性能的影响,利用CFD程序对不同缩口直径和深度的燃烧室内的气流特性、喷雾特性、燃烧特性以及排放特性进行数值模拟。结果表明,柴油机的性能与燃烧室的结构形状关系密切。缩口直径较小,燃烧室深度较深的燃烧室3能形成良好的气流特性,燃烧室内滚流强度保持较好,喷雾油粒的索特平均直径小,雾化效果较好,缸内平均温度和平均压力值较大,NO生成量最高,所以其排放特性仍需改善。研究结果为燃烧室的设计提供了依据,便于柴油机的各种性能均能达到良好的水平。     

柴油机采用4台增压器相继增压性能的试验研究

为改善TBD234V12柴油机的低负荷性能,对其进行4台增压器相继增压的设计和改造,并进行试验研究。针对试验结果的比较和分析提出三阶段相继增压的方案,确定三阶段相继增压的切换边界。研究结果表明:采用4台增压器相继增压能明显改善原柴油机的低工况性能,燃油消耗率最高降低了9%,涡前排温最高降低了25%,扭矩范围最大提高了12.6%。