气道喷水和废气再循环对重型柴油机性能和排放影响的优化匹配试验研究

在一台高压共轨重型柴油机上开展了气道喷水结合高压废气再循环(EGR)的试验研究。基于世界统一稳态测试循环(WHSC)各工况点探索引入高压EGR和气道喷水技术对柴油机排放和燃油经济性的影响;在此基础上对各工况的燃烧相位进行优化,得到WHSC各工况点下基于喷水和EGR的优化策略。结果表明:综合考虑排放和燃油经济性,低负荷工况宜单独引入高压EGR,并通过提前喷油时刻(start injection timing,SOI)优化燃烧相位;中高负荷工况宜少量喷水并引入适当EGR,满负荷则应单独采取气道喷水策略。WHSC加权结果表明,在保持较低的HC、CO和碳烟排放前提下,优化后的加权NOx比排放降低7.71g/(kW·h),降幅约45.2%,有效燃油消耗率降低约1.20g/(kW·h)。     

EGR冷却温度对重型柴油机性能及排放的影响

以一台配有废气再循环(exhaust gas recirculation,EGR)冷却系统和可变几何截面涡轮增压器的高压共轨重型柴油机作为研究对象,进行了EGR冷却温度对柴油机性能及排放影响的台架试验研究。结果表明:随着EGR冷却温度降低,柴油机燃油消耗率、烟度和NOx排放均持续降低。而EGR冷却温度每降低1℃,柴油机燃油消耗率、烟度和NOx排放在不同转速、负荷下降幅差异明显。燃油消耗率在中等转速、低负荷工况降幅最大,NOx排放和烟度在高转速、低负荷工况下降幅最大;在考虑到EGR冷却系统消耗的能量后,可以通过计算得到理论燃油消耗率。在兼顾燃油消耗率和排放性的原则下得到了各工况下EGR相对最优冷却温度,而所得到的相对最优EGR冷却温度正是各个试验工况下理论燃油消耗率最低的温度。     

船用两级增压柴油机性能仿真研究

在一台船用柴油机上进行了两级增压性能仿真研究,分析了进排气旁通和高压级涡轮旁通对船用两级增压柴油机性能的影响。以原机单级增压柴油机计算数据为对比基准,计算研究了不同工况下船用两级增压柴油机的性能和排放特性,研究结果表明:与原机相比,两级增压柴油机燃油消耗率比原机平均降低了10.25(g·(k W·h)-1),涡前排温平均降低69.31℃,NOx加权排放降低了0.73(g·(k W·h)-1),柴油机经济性、热负荷以及NOx排放特性得到显著改善。     

VNT对柴油机NOx排放特性优化的研究

为了研究可变喷嘴涡轮(VNT)技术对降低柴油机NO_x排放的作用,首先对带排气旁通阀涡轮增压器(WG)和文丘里管高压废气再循环(vEGR)的WG-vEGR涡轮增压柴油机原机,运用GT-Power软件和AVL FIRE软件进行VNT的匹配,对柴油机综合性能进行了仿真计算,确定欧洲稳态测试循环(ESC)工况最优VNT开度规律,组成VNT-vEGR柴油机。随后对WG-vEGR柴油机和VNT-vEGR柴油机进行了ESC工况台架试验研究。研究结果表明:VNT能够提高柴油机的废气再循环(EGR)率,VNT-vEGR柴油机的ESC工况加权NO_x排放值为3.53g/(kW·h),与WG-vEGR柴油机原机的4.92g/(kW·h)相比,下降约28.25%;ESC工况加权比油耗为232.1g/(kW·h),相比于WG-vEGR柴油机原机的235.5g/(kW·h),降低约1.44%;ESC工况加权碳烟排放值为0.055g/(kW·h),相比于WG-vEGR柴油机原机的0.058g/(kW·h),降低约5.17%。且从加权比油耗和碳烟排放值的变化情况可以看出,该系统具有采用更大EGR率以获得NO_x排放进一步优化的潜力。     

多次喷射与EGR耦合控制对柴油机性能和排放影响的试验研究

在一台电控共轨柴油机上,进行了多次喷射和EGR的耦合控制对柴油机的燃烧和排放特性影响的试验研究。在试验工况下(1849r/min、600N.m),通过调节EGR率将NOx控制在2.0g/(kW.h),研究不同喷射策略和EGR对性能和排放的影响。研究结果表明,单次喷射不同主喷定时下将NOx控制在2.0g/(kW.h)所需要的EGR率随主喷定时的推迟而降低,碳烟先下降后上升。在试验工况下预喷射改善排放的效果不明显,优化的后喷参数可以显著降低碳烟排放。与单次喷射相比,多次喷射耦合EGR控制可以显著地降低碳烟排放,油耗率变差,HC和CO有所上升。因此,喷油控制策略的选择取决于后处理器对原始排放值的要求。     

EGR技术降低低速二冲程柴油机NOx排放的计算研究

针对国产化二冲程低速柴油机HHM 6S350设计了高压EGR方案,通过仿真计算研究了EGR对柴油机油耗和NOx排放的影响。结果表明:EGR能有效降低NOx排放,在选定的EGR方案下全负荷工况加权排放达到TierⅢ排放标准,但是油耗增加较多。研究了提前喷油对6S350在高EGR率时的影响。结果表明:油耗随喷油提前而降低,但NOx排放上升。受最高气缸压力的限制,设置25%、50%、75%、100%负荷下喷油始角分别较原机提前6、6、7、4℃A,全负荷NOx加权排放为2.98(g·(k W·h)-1),符合TierⅢ排放要求,而加权油耗仅上升2.1%。     

增压中冷柴油机EGR数值模拟与试验研究

建立了带废气再循环(EGR)系统的增压中冷柴油机工作过程热力学计算模型,并进行数值模拟,模拟计算与试验结果表明两者基本吻合,误差在合理范围内。在此基础上,研究EGR在不同工况下对柴油机动力性、经济性和排放性的影响,并根据柴油机的综合性能对各工况下最佳EGR率进行优化,得出理想的EGR控制MAP图。最后按照模拟计算结果搭建试验平台,并进行试验研究。研究结果表明:13工况排放测试循环工况的NOx和碳烟排放分别为3.0g/(kW.h)和0.45g/(kW.h),满足欧Ⅳ排放法规的要求。     

外部EGR对于汽油机性能和排放的影响研究

外部废气再循环(EGR)技术可以提升汽油机的燃油经济性,降低爆震倾向,搭建了低压EGR系统,研究了外部EGR对于汽油机性能和排放的影响.外部EGR可以降低NOx和CO排放,但是THC排放增加.通过优化后处理配方比例,可以降低后处理成本;对于经济性,EGR率达到23％,油耗可以降低约10 g/(kW·h),对于动力性,E...     

汽/柴油双燃料发动机燃烧过程的影响因素

以一台柴油机为原型机,增加进气道喷射汽油系统,实现进气道预混喷射汽油缸内直接喷射柴油引燃的燃烧模式,对汽/柴油双燃料发动机进行深入的性能研究.结果表明:汽/柴油比例在66%,左右能够取得较好的经济和排放性能,燃油消耗率降低到250,g/(k W·h)以下,碳烟排放约为0.11,FSN,NOx排放约为53×10-6;柴油喷油在低负荷(1,400,r/min,50,N·m)时适于采用单次喷射,喷射正时为-30°,CA ATDC时燃油消耗率取得最低值,而在中、高负荷时宜采用两次喷射;采用热EGR后,避免传统柴油机NOx与碳烟的trade-off关系,燃油消耗率也得到改善,数值约为258,g/(k W·h).     

冷EGR技术对柴油机性能及排放的影响

通过在不同转速和负荷工况下进行的冷EGR试验,研究了冷EGR技术对降低柴油机NOx排放的有效性,同时对比分析了EGR开启和关闭时对柴油机性能和排放的影响.试验研究表明:冷EGR技术除了可以有效降低柴油机的NOx排放以外,还将对柴油机的进气流量、燃油消耗率、烟度、排温以及HC,CO等排放物产生影响,且这种影响随着EGR率和工况的不同而变化.     

降低小型柴油机排放的试验研究

从生物混合燃料成分、燃烧室结构和排气再循环等方面探索降低柴油机排放的方法。通过对柴油机排放性能的大量试验研究,结果表明:对于直喷式柴油机,生物混合燃料的NOx排放与柴油的排放基本相当,碳烟排放则比柴油有较大幅度的降低,而涡流室柴油机,NOx的排放量却有大幅度的降低,碳烟排放则比直喷式柴油机有更大幅度的降低,生物燃料的添加比例对NOx的排放影响不大。柴油机采用排气再循环技术后,混合燃料的碳烟排放仍比柴油少,混合燃料可以承载一定的EGR率而不增加碳烟排放。排气再循环可以大幅度地降低NOx排放且与EGR率有关,与燃料的性质关系不大。涡流室柴油机采用生物燃料和排气再循环,可以同时降低NOx和碳烟的排放,排放效果非常优良。     

CA4DC发动机国4排放标定研究

结合CA4DC发动机国4排放开发工作,在没有增加后处理设备的开发阶段,对EGR开度、共轨系统轨压、主喷提前角、预喷油量等分别进行了标定,在此基础上,对CA4DC样机各参数进行综合优化试验,结果显示NOx,CO,HC均达到国4排放标准要求,PT值降到0.035 g/(kW.h),已达到阶段目标的要求,发动机性能得到明显改善。     

燃烧参数对汽油/柴油双燃料HPCC性能和排放影响的试验

在一台改造的单缸柴油机上,转速为1,500,r/min、平均指标压力为0.9,MPa工况进行了不同参数对汽油/柴油双燃料高比例预混合低温燃烧(HPCC)方式燃烧和排放性能影响的试验研究.结果表明,调整EGR率和汽油比例可实现HPCC燃烧过程优化,在保持发动机高燃油经济性的前提下使NOx和碳烟(Soot)排放大幅降低;进气压力对Soot的影响不明显,但进气压力过低将限制汽油比例的提高,NOx排放偏高,进气压力过高使燃烧效率和热效率降低;提高柴油喷油压力,滞燃期延长,最大压升率及最大爆发压力降低;提高喷油压力可同时降低NOx和Soot排放,但喷油压力对燃烧效率、指示油耗、HC和CO排放影响不大.在HPCC燃烧中,通过优化EGR率、汽油比例、进气压力和柴油喷油压力,在不使用后处理器的前提下可使NOx和Soot排放分别低于0.4,g/(kW.h)和0.003,g/(kW.h),并保持较高的热效率,但HC和CO排放偏高,需要采用有较高转换效率的氧化后处理器加以解决.     

LP-EGR对增程器GDI汽油机燃烧和排放的影响

为进一步降低燃油消耗率和有害排放,开发增程器专用发动机,在一台缸内直喷(GDI)汽油机上选取增程器的3个运行工况点,开展了当量比燃烧模式下的低压废气再循环(LP-EGR)试验研究.结果表明:随着废气再循环(EGR)率的增加、点火时刻的推迟,缸内压力和放热率峰值降低且推迟,燃烧持续期延长,缸内燃烧由爆震逐渐过渡到失火,NOx排放降低.随着EGR率的增加,HC排放升高,CO和PM排放降低.点火时刻对HC、CO和颗粒物(PM)排放的影响规律随EGR率的变化而不同.引入EGR前、后的颗粒物总数量(PN)浓度值均在较低的数量级(105/cm^3).3个工况点综合优化后的最低有效燃油消耗率为219.1 g/(kW·h),较原机降低了7.75%.     

基于GT-Power的进气节流EGR系统对柴油机性能影响的分析

利用GT-Power软件建立具有进气节流装置的6100涡轮增压柴油机仿真模型。在此基础上计算分析了进气节流EGR系统对柴油机的EGR率、燃油经济性和排放性能的影响。研究结果表明：通过加装进气节流阀,可以有效地增加柴油机各工况下的最大EGR率,进一步降低柴油机的NOx排放,但由于进气节流降低了柴油机的充气效率以及EGR的作用,因此会对柴油机的燃油经济性和微粒排放造成不利的影响。     

内部EGR在增压柴油机的应用研究

以CA6DF3—24柴油机为研究对象，提出了3种能够实现内部EGR的结构设计方案，利用GT—POWER软件建立了上述结构的仿真模型，模拟研究了3种结构能够达到的EGR率、NOx排放和油耗率特性。根据模拟计算结果从上述方案中优选出在排气凸轮上增加一个小凸轮，使排气门二次开启的最优设计方案。最后通过发动机试验研究了内部EGR对柴油机动力性、经济性和排放性能的影响。试验结果表明：内部EGR可有效降低柴油机的NOx排放量，但对排气烟度产生不利影响。     

Using renewable n-octanol in a non-road diesel engine with some modifications

n-Octanol is a promising biofuel synthesized from biomass with several properties closer to diesel than the more popularly researched n-butanol. This study investigates the effects of injection timing (2°CA advance & retard), EGR (up to 30%) and Oct30 (30% by vol. of n-octanol in diesel) on combustion, performance, and emissions of a DI diesel engine. Results in comparison with diesel indicated Oct30 blend presented an enhanced premixed combustion phasing with higher peaks of pressure and HRR. BSFC was found to be slightly higher for Oct30 blend at all EGR rates. Further, when the injection timing is advanced, the blend produced better BSFC. Oct30 delivered better BTE at all injection timings. NOx and smoke emissions are lower for Oct30 at all conditions. Oct30 could overcome the trade-off between smoke and NOx emissions at a combination of certain EGR and injection timings. It was found that at advanced injection, the reduction in NOx and smoke density was 19.02% and 57.14%, respectively, while BTE increased by 4.6% and BSFC increased by 1.3%. At late injection, a reduction of 50.87% in NOx emissions and 15.87% in smoke density was achieved with a slight drop in BTE by 3.5% and an increase in BSFC by 9.7%.