引燃柴油喷油正时对LNG-柴油双燃料发动机燃烧特性的影响

以一台涡轮增压六缸柴油机改造的发动机为试验对象,研究引燃柴油喷油正时对LNG-柴油双燃料发动机燃烧特性的影响。研究了不同喷油正时下的双燃料发动机的缸内压力、压力升高率、缸内温度、燃烧放热规律、循环变动等参数。研究结果表明:引燃柴油喷油正时对双燃料发动机燃烧特性影响很大。随引燃柴油喷油正时的增大,最高缸内压力、最高压力升高率、最大燃烧温度和最大瞬时放热率先升高后降低且所对应的曲轴转角减小;峰值压力循环变动系数先降低后增大,峰值压力升高率循环变动系数降低。     

186F柴油机柴油/甲醇不同掺烧方式的试验研究北大核心CSCD

文章在186F柴油试验机上进行了气道喷射甲醇和柴油/甲醇机外混合两种甲醇掺烧方式的燃烧与排放性能对比试验,并以柴油机掺烧甲醇后最大爆发压力降幅不超过5%,最大压力升高率不超过0.6 MPa/°CA为原则,确定了两种掺烧方式的甲醇掺烧范围。试验结果表明:在低负荷时,与柴油/甲醇机外混合方式相比,气道喷射甲醇方式的放热率峰值增加了12.7%,燃烧持续期缩短,缸内平均温度降幅明显,CO和HC的排放量更高,两者的最大爆发压力基本相同;在高负荷时,气道喷射甲醇方式的最大爆发压力提高了0.11 MPa,放热率峰值增加了7.9%,降低NO_(x)和碳烟排放的效果显著,但两者的缸内平均温度差值减小。在最大扭矩转速和标定转速下,气道喷射甲醇的甲醇掺烧比均高于柴油/甲醇机外混合,同时气道喷射甲醇在各工况下的甲醇掺烧比均可调,性能优势更加明显。     

不同比例甲醇柴油对柴油机循环变动的影响

通过在4100QBZL柴油机上进行燃用柴油(0#)以及甲醇柴油混合燃料(M5、M10和M15)的试验,研究了4种燃料在中低转速不同负荷时对最高燃烧压力、平均指示压力、压力升高率峰值和燃烧始点等参数的循环变动的影响。结果表明:在1200r.min-1时,4种燃料的平均指示压力、燃烧始点的循环变动率随负荷的增加而减小。混合燃料随甲醇比例的增加,最高燃烧压力循环变动率逐渐升高,中高负荷时,混合燃料的压力升高率峰值的循环变动率低于0#柴油。2400r.min-1时,混合燃料的甲醇比例越高,最高燃烧压力、压力升高率峰值的循环变动率越大,平均指示压力循环变动率越低,燃烧始点的循环变动率变化不太明显。     

甲醇替代率对双燃料发动机燃烧及其循环变动的影响

为研究甲醇/柴油双燃料发动机甲醇替代率对燃烧及其循环变动的影响,通过在单缸柴油机上加装进气道甲醇喷射系统,进行了不同甲醇替代率的试验研究。研究表明,随着甲醇替代率增加,缸内着火时刻推迟,放热率双峰现象逐渐消失,放热率峰值、最高燃烧压力和最大压力升高率均增加。甲醇替代率对不同工况下指示热效率的影响不同,低速工况指示热效率随甲醇替代率的增加而降低,高速高负荷工况指示热效率随甲醇替代率的增加而略有增加。不同工况下的排放影响也存在明显差异,随甲醇替代率的增加,低速低负荷工况排放变化较小,而在高速高负荷下排放变化大。甲醇替代率对燃烧循环变动影响表明,低速低负荷循环变动随甲醇替代率增加而明显增加,当替代率增加至28.7%时,峰值压力的循环变动率增加2.5%,峰值压力对应曲轴转角分布也更加分散。     

火花点火天然气掺氢发动机结合EGR时的循环变动规律

在火花点火式天然气掺氢发动机上,开展天然气掺氢结合EGR时发动机循环变动的试验研究,分析了不同EGR率和掺氢比时发动机燃烧循环变动规律.结果表明,对于给定的燃料,随EGR率的增加,缸内最高压力和最大压力升高率下降,循环变动增加,缸内最高压力和最大压力升高率与其对应的曲轴转角之间的相关性减弱.平均指示压力下降且分布趋于分...     

天然气火花点火发动机循环变动的分析方法

通过单点电喷天然气发动机上的实验研究,分析了利用实测缸内压力和放热率曲线来分析研究点火发动机循环变动的各种方法,并阐述了各种方法的适用性以及不同表征循环变动的参数之间的关系.分析的结果指出:正常燃烧循环峰值压力(pmax)与其出现转角(ψpmax)有良好得对应关系,混合气较浓时工况时pmax或ψpmax的变动率比稀混合气时小;而平均指示压力(IMEP)与pmax的关系却不明显,因此当以发动机的动力性为主要研究对象时,不宜采用pmax作为循环变动的分析参数.为了综合考虑整个循环压力变动的特征,提出了对每个曲轴转角处压力变动都进行分析的方法,另外为了分析燃烧等容度变动,还提出了放热率型心位置变动率的概念,并指出放热率型心靠近上止点有利于提高IMEP.     

生物柴油-柴油发动机放热规律模拟计算研究

进行生物柴油-柴油发动机的放热率仿真计算研究,基于AVL BOOST发动机工作过程仿真软件,根据DL190-12柴油机的实物结构测量参数,对每循环供油量、平均机械损失等参数进行测算,对柴油中掺混25%生物柴油的柴油-生物柴油混合燃料的热值和理论空燃比进行估算,建立了生物柴油-柴油发动机的准维工作过程模型。利用生物柴油-柴油发动机模型对发动机的气缸压力、温度、放热峰值等性能进行计算,并与纯柴油的放热特性对比分析。结果表明,相比柴油机燃用纯柴油,柴油机掺烧25%生物柴油时气缸内最高爆发压力、温度和放热峰值稍低,最大降幅分别在3%、5%、6%以内。     

正庚烷均质压燃过程的燃烧稳定性和循环变动的研究

对正庚烷HCCI燃烧典型工况下的燃烧稳定性和循环变动进行了研究。在单缸HCCI发动机上,通过气口喷射正庚烷,记录了部分燃烧、正常燃烧、爆震燃烧下100个循环的示功图,据此对各个燃烧参数和性能参数的循环变动进行了分析。研究表明：低温阶段的冷焰反应时刻、起始反应温度和低温放热峰值时刻的循环变动系数小于3%,且受混合气浓度的影响不明显;高温阶段燃烧参数循环变动较大,但是着火时刻和峰值放热时刻随混合气浓度的增加显著减小;低温和高温峰值放热率循环变动系数较高。在性能参数方面：不发生爆震燃烧时,最高压力、压力升高率的变动较小;发生爆震燃烧时,循环变动系数迅速增加;不发生失火或者部分燃烧时,平均指示压力和指示热效率的变动较小,且随混合气浓度增加而减小。     

火花点火发动机燃用天然气掺氢混合燃料循环变动研究

在火花点火天然气发动机上开展了不同掺氢比天然气掺氢混合燃料(氢气在混合燃料中的体积分数为0%、12%、23%、30%和40%)循环变动的试验研究,试验工况点对应于发动机中低负荷.分析了掺混氢气对天然气发动机循环变动的影响.研究结果表明:在稀燃条件下,随着掺氧比的增加,缸内最高压力、最大压力升高率以及平均指示压力均增加.随着掺氢比增加,缸内最高压力与其对应的曲轴转角之间和最大压力升高率与其对应的曲轴转角之间的相关性更强.在化学计量比或浓燃时,掺混氢气可以维持平均指示压力的循环变动系数在较低的水平.在稀燃时,平均指示压力的循环变动系数随掺氢比增加而降低.平均指示压力的循环变动系数达到10%所对应的过量空气系数随掺氢比增加而增加,表明天然气掺混氢气扩展了天然气发动机的稳定稀燃极限.     

不同点火提前角时HCNG发动机的燃烧与排放特性

在一台火花点火天然气发动机上开展了在不同点火提前角下燃用不同体积掺氢比(O%～50%)的天然气掺氢燃料(HCNG)的试验研究,进行热效率、燃烧放热率、循环变动及排放特性的分析.结果表明:与原天然气发动机相比,HCNG发动机的最大扭矩点火提前角(MB了)减小,MBT时指示热效率变化不大;点火提前角增大时,火焰发展期增长,最大压力变动率减小,快速燃烧期和平均指示压力变动率先减小后增大;在相同点火提前角时,以上4个参数均随掺氢比的增加而减小.N0x、CO排放浓度随掺氢比增加而增大,CH4排放則相反.     

生物柴油发动机的排放特性研究

通过对柴油发动机燃用生物柴油与柴油的排放性能的试验研究表明,在发动机相同工况条件下,与燃用柴油相比,燃用生物柴油可改善发动机的燃烧过程,大幅降低HC、CO和微粒的排放,但NO_x和CO_2排放量有所增加.     

Effects of injection strategies and fuel injector configuration on combustion and emission characteristics of a D.I. diesel engine fueled by bio-diesel

A multi-dimensional computational fluid dynamics (CFD) modeling was conducted on a D.I. (Direct Injection) diesel engine fueled by bio-diesel based on KIVA4 code. Comprehensive chemistry prediction of bio-diesel fuel was taken into account by enhancing the combustion model of the default KIVA4 code. An advanced multi-component fuel combustion model was applied to accurately predict the oxidation of saturated and unsaturated agents of the bio-diesel fuel using a reduced chemical kinetics mechanism. In order to accurately model spray, atomization and evaporation of the bio-diesel fuel, detailed thermophysical properties of fuel components were predicted and tabulated in the fuel routine of the KIVA4 code. After the validation for cylinder pressure and heat release rate at engine mid load with experimental engine tests, further numerical studies were performed to investigate effects of injection strategies such as double and triple injection pulses and axial location of injector nozzle. It has been found that cylinder peak pressure was increased by applying double and triple injections and some enhancements on output power was also observed. Moreover, it was found that nozzle axial location has considerable effect on combustion of the bio-diesel fuel where wall impingement of the liquid bio-diesel fuel resulted in lower evaporation and higher unburnt hydro carbon (UHC) emission.     

生物柴油缸内喷雾特性的数值模拟

采用数值模拟的方法研究了4102Q柴油机燃用生物柴油的喷雾特性,探讨了喷孔结构参数、针阀开启压力、生物柴油的掺混比、发动机转速、负荷和燃油温度对喷雾的贯穿距离和索特平均直径的影响规律,并与柴油进行比较,对计算精度进行了分析.研究结果表明:2种燃料的喷雾特性随上述因素的变化规律基本一致;生物柴油-柴油混合燃料的贯穿距离和索特平均直径均随生物柴油掺混比的增大而增大;相同因素条件下,生物柴油的贯穿距离和索特平均直径均大于柴油;2种燃料喷雾特性的差别是由其不同的理化特性引起的,密度和黏度是主要因素;数值模拟的精度是足够的.     

生物柴油燃烧过程内窥镜高速摄影试验研究

采用内窥镜直接高速摄影的方法,对燃烧柴油和生物柴油发动机的燃烧过程进行了试验研究,分析了柴油、生物柴油、不同比例的生物柴油／柴油混合燃料的着火延迟期、着火点位置、燃烧温度和燃烧速度的变化规律。研究结果表明：燃油喷射过程中,柴油的喷雾锥角大于生物柴油的喷雾锥角;生物柴油在预混燃烧阶段的燃烧速度大于柴油,其最高燃烧温度小于柴油。在相同工况下,生物柴油的燃烧终点早于柴油,燃烧持续期也小于柴油。燃烧生物柴油时,高转速工况下的燃烧终点对应的曲轴转角较低转速时有所增加,燃烧持续期对应的角度有所延长。     

生物柴油的排放试验研究

通过对燃烧生物柴油发动机排放污染物的测量和分析,探讨了生物柴油降低柴油机排气污染物的机理。分析了不同配比的生物柴油燃烧污染物随发动机转速、负荷的变化规律,得到了生物柴油的最佳配比方案。研究结果表明:生物柴油可以有效地降低柴油机的排气污染物,尤其是颗粒污染物;随着生物燃料中油酸甲脂含量的增加,柴油机的各种排气污染物均有不同幅度的降低。     

柴油机燃用不同比例菜籽油生物柴油和乙醇柴油的对比试验研究

在一台S195直喷柴油机上进行燃料燃烧对比试验,试验结果表明,燃用生物柴油和乙醇柴油会使柴油机的动力性有所下降,其中菜籽油生物柴油的动力性接近纯柴油燃料的动力性,乙醇柴油的动力性相对较差。生物柴油和乙醇柴油的油耗率都比纯柴油要高,生物柴油的油耗率要高于乙醇柴油。但随负荷的增大,这种差距呈下降趋势。生物柴油和乙醇柴油在较大工况范围都可以保持比纯柴油燃料较低的CO排放量。低负荷状态下改善不明显,甚至会增大;高负荷工况下,混合燃料的CO排放比纯柴油降低较多。绝大部分工况下,生物柴油和乙醇柴油燃料的HC排放都比纯柴油高。绝大部分工况下,生物柴油和乙醇柴油的NOx排放和碳烟排放都比纯柴油低,其中生物柴油的表现优于乙醇柴油。     

生物柴油混合燃料在柴油机中燃烧数值模拟计算

以K IVA-3为计算平台,计算了生物柴油和柴油混合燃料的燃烧过程,并将结果与柴油的燃烧计算结果进行分析比较。结果表明：混合燃料的燃烧效果与纯柴油相似,NO排放没有明显升高,可以作为柴油的替代燃料使用。     

普通柴油机燃用乳化型混合柴油的负荷特性研究

将生物燃油(玉米秸秆经过高温裂解制取)、0#柴油、司班80乳化剂进行不同比例的混合,经超声乳化,配制了三种乳化型混合柴油B10、B20、B30。对普通柴油发动机燃用三种乳化型混合柴油和0#柴油分别作负荷特性测试,绘制相应的负荷特性曲线。试验发现,普通柴油机燃用B10、B20、B30时运转正常;燃用B10、B20时的油耗量和油耗率比0#柴油略高,但在部分工况下基本持平;燃用B30时的经济性较差;乳化型混合柴油有助于降低发动机排放,环保效果明显。建议将生物燃油与柴油混合乳化以适应普通柴油发动机时,前者的添加比例不宜过大。     

柴油机预混合燃烧循环变动特性研究

在发动机台架进行了直喷式柴油机预混合燃烧中低负荷循环变动的试验研究。分析了EGR、喷油始点和喷油压力对预混合燃烧循环变动的影响。研究结果表明:预混合燃烧的燃烧持续期短,放热迅速,最大压力升高率较大,增大EGR和推迟喷油降低了最高燃烧压力和最大压力升高率,最大压力升高率的循环变动系数随EGR增大而增大,随喷油推迟而减小。燃烧发展期与最高燃烧压力、最大压力升高率、最大放热率、燃烧持续期和燃烧重心等参数具有很强的相关性。燃烧循环变动小的点与排放较好的点参数相吻合。利用空燃比很好地反映了EGR、喷油率始点等参数对燃烧循环变动系数的影响。平均指示压力的循环变动系数在正常情况均小于10%。并提出了减小循环变动进一步降低排放可能采取的措施。     

生物柴油在柴油机中的应用研究

本文简要介绍了生物柴油在国内外发展现状,并以正和生物柴油为燃料,以4102QBZ增压柴油机为研究对象,进行了纯生物柴油和生物柴油与柴油的混合燃料在柴油机中应用的试验研究。试验结果表明：在柴油机不进行任何调整的情况下,燃用生物柴油能保证柴油机的动力性不变,并明显降低柴油机微粒、烟度、HC和CO排放,是一种理想的替代燃料。