YC6108ZQ 4气门柴油机的开发及性能研究

根据YC6108ZQ柴油机的结构特点和工艺性要求，确立了4气门柴油机气门和气道的布置方案，气门尺寸和位置，选定了气道参数，设计了4气门柴油机气缸盖和摇臂机构，重新匹配了燃烧系统与供油系统，开发成功了YC6108ZQ4气门柴油机。发动机台试验结果表明，该4气门柴油机的功率提高了9%，最大转矩提高了12.7%，柴油机的经济性能有较大程度的改善，燃油经济区域的工况范围扩大，最低燃油消耗率降低。开发的4气门柴油机能够满足亚洲I号排放标准的要求，尤其是CO和NOx排放降低效果明显。所开发成功的YC6108ZQ4气门柴油机进气系统，供油系统和燃烧系统等匹配较好，达到了良好的燃烧效果，其动力性，经济性和排放水平达到了较高的水平。     

柴油机二次喷射燃烧系统流场分析

以KIVA3为计算平台，对4气门直喷式非增压柴油机在油注喷向燃烧室侧壁后飞溅形成二次喷射燃烧的整个工作过程进行了模拟计算，着重分析了压缩和膨胀做功冲程缸内流场。得出以下结论：在进气涡流作用下，活塞压缩后期产生的挤流以螺旋线路进入燃烧室，因此对若干几何参数一样的喷孔喷出的油注产生的柴油气的作用不同，进而各油注的燃烧历程也不同。对带有二次喷射导向壁面的小口径比和小径深比的ω型燃烧室，充分利用活塞顶面以上氧气的问题仍有待解决。     

排气门正时对柴油机冷起动性能的影响

通过在一台单缸直喷柴油机上进行实验,分析了不同排气门正时条件对柴油机冷起动过程燃烧及排放性能的影响.结果表明,通过调节排气门关闭正时,适当增大缸内残余废气量,可显著改善起动过程初始着火循环的着火燃烧性能和提高起动过程缸内燃烧的稳定性.不同排气门关闭条件对起动过程的排放有着非常重要的影响.适当提前排气门关闭时刻,可以显著降低冷起动过程的烟度排放,特别是降低冷起动过程初始阶段的烟度排放.而对于NO2排放,由于残余废气具有很强的热效应,随着排气门关闭时刻提前,Nox排放呈上升趋势.     

气门间隙对柴油机的影响及检查与调整

分析了气门间隙对柴油机运行的影响。在此基础上,总结了气门间隙变化的判断方法和气门间隙检查与调整方法,并提出了调整气门间隙过程中的注意事项。有针对性地对气门间隙加以维护、调整,保证柴油机的正常使用。     

不同喷油器对柴油机性能影响的试验研究

采用6组不同参数喷油器对某四缸机(机械泵)进行配机试验,并分别进行性能试验和稳态试验循环(ESC)排放测试试验。试验数据表明,选择小孔径、大流量喷油器在没有废气再循环(EGR)的情况下能有效降低烟度和颗粒排放,并使发动机排放水平接近国Ⅲ排放法规标准。     

喷油嘴开启压力对柴油机低速性能影响的研究

本文介绍喷油嘴开启压力对柴油机低速大负荷时性能影响的研究。试验工作是在一台具有直喷式燃烧系统和低惯量喷油器的单缸柴油机上进行的。结果表明,过高的喷油嘴开启压力不仅会恶化柴油机的比油耗与烟度等性能指标,而且会降低其在低速大负荷时的工作稳定性。通过对嘴端燃油压力波的观察分析发现,造成这一现象的原因在于柴油机供油系统的供油速率不足,增大供油速率则可以改善上述情况。本研究结果为合理选择在喷式柴油机的喷油嘴开启压力提供一个参考。     

燃料理化特性对柴油机低温燃烧过程及排放特性的影响

在一台单缸柴油机上,通过柴油掺混20%的正庚烷、正庚烷与异辛烷混合物以及异辛烷与40%正庚烷(体积分数),研究燃料组分、沸点和十六烷值等理化特性对柴油机传统燃烧和低温燃烧影响机理.结果表明,不同十六烷值燃料在高比例EGR下对滞燃期影响更显著;随掺混燃料十六烷值降低,碳烟排放降低;在20%掺混比下混合燃料沸点、黏度等物理特性和燃料组分等化学特性改变对燃烧和碳烟排放影响较小.与20%正庚烷掺混相比,低沸点、低黏度燃料在更高掺混比(40%)下对碳烟排放的降低作用变得明显.大比例EGR低温燃烧下,THC排放明显升高,其中甲烷占总碳氢比例达60%;NO2对整体NOx排放影响很小.在20%掺混比下,燃料理化特性的改变对THC、不同成分HC、CO和NOx排放影响很小;在40%正庚烷掺混比例下,芳香烃排放降低,NOx及NO2排放较柴油升高.     

燃料挥发性对柴油机性能及排放的影响

针对不同的发动机热状态及压缩比，试验研究了燃料物化特性对柴油机稳态及过渡工况下性能、排放的影响规律。应用自行开发的柴油机过渡工况控制系统及排气采集装置，模拟车用柴油机实际工作时的加速状态，对具有相同十六烷值但有不同挥发性能燃料的HC排放特性进行了研究，利用气相色谱仪对HC排放成分进行了分析。研究结果表明，采用挥发性好的燃料，可有效降低排气烟度，提高有效热效率，在发动机热状态不好及压缩比较低等燃烧条件恶劣、HC排放高的情况下，可有效地降低HC排放。     

柴油机气门失效分析及改造(二)

指出当前车用柴油机气门失效的严重性;提出主要的失效模式;阐明解决失效应重点从机械应力出发;从设计、制造和使用三方面对失效原因进行分析,并提出改进意见.     

基于CFD分析的某四缸机进气EGR混合均匀性研究

各缸EGR率的均匀一致性控制,对于发动机NO_x排放达标至关重要。针对某四缸柴油机设计了4种不同EGR结构方案,并采用AVL FIRE软件分别对其进行EGR混合均匀性模拟分析。分析表明:进气接管朝发动机中间,EGR管从进气接管侧方伸入的结构,其EGR均匀一致性最好。为后续的设计奠定了基础。     

船舶柴油机SCR方案的关键技术分析

针对SCR装置喷射系统、还原剂、安装位置的选择,以及提高废气温度方式等方面,结合我国车用SCR路线的经验,对我国船用SCR路线的关键技术进行了分析,据此提出了适合我国船用SCR技术发展的有关技术路线。     

大型船用柴油机高压SCR系统研究

概要介绍了国内外SCR技术的研究现状以及SCR系统的原理和大型船用柴油机SCR装置组成。详细介绍了所研发的高压SCR系统的工作模式及试验情况,实际应用表明:所研发的高压SCR系统可以使所匹配的大型船用柴油主机满足Tier Ⅲ排放法规的要求。     

柴油机燃用生物柴油及柴油的燃烧分析与排放特性

为了进一步弄清楚生物柴油对发动机燃烧和排放的影响.在发动机试验台架上,对一台增压中冷车用柴油机进行生物柴油和柴油的性能及排放等试验.试验按国家标准GB17691—2001规定的测量方法、全负荷速度特性以及不同转速下的负荷特性进行.测录了示功图并进行了不同燃料的燃烧比较和分析.结果表明,生物柴油由于其燃料特性,引起喷油提前,但滞燃期较短,预混燃烧比例较小.排放测试结果表明,生物柴油的烟度、HC和CO下降,但NOx排放增加.按13工况法,燃用生物柴油,HC和CO分别下降21.3%和1.7%;NOx增加2.9%.     

基于可变气门技术的柴油机配气机构设计

设计一种能够实现气门正时和气门升程连续、同步可变的配气机构。介绍该配气机构的结构组成、工作原理和控制过程,设计适配的凸轮型线。用AVL Excite软件仿真分析配气机构的运动学和动力学性能,实机验证配气机构正时调整、升程可变的功能和零部件的稳定性。经分析与试验,该配气机构具备正时调整、升程可变和连续可变的功能,零部件工作稳定可靠,可提高柴油机的综合性能。     

某型柴油发动机气门破裂失效分析及优化

针对某型柴油发动机在试验中出现的拉缸、气门破裂问题,结合金相、电镜、能谱分析等手段,分析发动机失效的机理和原因,并提出优化方案。经耐久试验验证,该方案稳定有效,故障问题得到解决。     

冷、热EGR对柴油机性能、燃烧及排放特性的影响

为在保持柴油机动力性和经济性能的同时有效改善其排放性能,在一台4缸柴油机上针对6、12、24mg循环喷油量的负荷工况(记作低、中、高负荷)对比研究了冷、热废气再循环(EGR)对性能、燃烧及排放特性的影响。结果表明:EGR的引入减少了新鲜进气量,整体上延长了滞燃期,减缓了燃烧放热速率,降低了压力升高率;热EGR提高了进气温度,使低负荷时的碳氢化合物(HC)排放显著降低,热效率提高,而高负荷高EGR率时由于过量空气系数偏低引起了热效率的明显降低,对最大压力升高率的降低作用也弱于冷EGR;随着EGR率的提高,三种负荷下的氮氧化物(NO_x)排放均大幅度降低,碳烟排放在低、中负荷时较低,而在高负荷时则明显升高,NO_x与碳烟排放之间出现此消彼长的矛盾趋势。冷的高EGR率下的碳烟排放升高幅度减小,有效地缓解了这种矛盾。综合分析低、中、高负荷下的热效率及排放,低负荷时为提高热效率宜采用热EGR,高负荷时为降低过高的压力升高率并兼顾热效率则更适合采用冷EGR。     

进气压力对发动机性能的影响研究

在一台3.8L涡轮增压中冷4缸柴油机上通过试验和仿真研究了进气压力对柴油机燃烧和性能的影响。试验中拆除了原机增压器及中冷器,通过自制压力调节装置直接控制柴油机进、排气压力。试验及仿真结果表明:在排气压力维持不变的条件下,最高燃烧压力与进气压力具有明显的线性关系,进气压力每增加100kPa,最高燃烧压力增加约4.8MPa~7.0MPa;进气压力对最高燃烧压力相位的影响不明显;空气质量流量与进气压力具有明显的线性关系,进气压力每增加10kPa,空气质量流量增加约13~37kg/h;柴油机排气温度与空燃比具有明显的线性关系,空燃比每增加1,柴油机排气温度降低约4.2℃;随进气压力增加,柴油机缸内燃烧滞燃期缩短,燃烧始点提前,但进气压力对燃烧持续期没有明显影响;进气压力每增加10kPa,发动机转矩增加约0.8~2.5N·m。     

排气压力对发动机性能的影响研究

在一台3.8L涡轮增压中冷4缸柴油机上通过试验研究了排气压力对柴油机燃烧和性能的影响。试验中拆除了原机增压器及中冷器,通过自制压力调节装置直接控制柴油机进、排气压力。试验结果表明:排气压力对柴油机缸内压力的影响较小,最高燃烧压力及相位变化不明显;空气质量流量与排气压力具有一定的线性关系,排气压力每增加10kPa,空气质量流量减少约1.2~2.0kg/h,减小百分比为0.4%~0.7%;柴油机排气温度与排气压力具有一定的线性关系,排气压力每增加10kPa,排气温度增加约4.0~4.7℃;排气压力增加使柴油机的动力性和经济性恶化,排气压力每增加10kPa,转矩减小约2.3~3.1N·m,减小百分比为1.0%~1.9%,比油耗增加约2.8~7.1g/(kW·h),增加百分比为1.4%~3.3%。仿真计算表明:排气压力增加使泵气过程负功增加,排气压力每增加10kPa,泵气过程平均指示压力减小约9.8~10.7kPa,减小百分比约13%。