直喷柴油机高原运转性能及其噪声特性的试验研究

采用模拟大气压力装置研究了不同大气压力下直喷柴油机运转性能;采用表面声压级测量法,测试柴油机随不同转速、不同大气压力下以及改进壳类部件后的表面辐射噪声声功率级。试验结果表明,随着大气压力增加,柴油机功率以及扭矩均增加,表面辐射噪声随转速增加而增大,改进后的油底壳和摇臂室罩部件对降低噪声的效果提高。     

电控高压共轨柴油机高海拔性能试验研究

在内燃机高原环境性能模拟试验台上,对不同海拔高度(大气压力)下的电控共轨柴油机性能进行了试验研究,分析了大气压力的变化对电控共轨柴油机性能的影响规律。结果表明:海拔3 000m以下,柴油机的动力性和经济性随海拔的升高基本保持不变;海拔5 000与0m相比,在低转速时,有效功率下降42.1%,燃油消耗率增加18.6%;在中高转速时,有效功率下降15.1%,燃油消耗率小于7.0%,排温基本保持在710℃以内。     

可变喷嘴涡轮增压共轨柴油机控制参数及性能不同海拔特性研究

针对高原环境下柴油机功率下降、经济性恶化等问题,采用大气压力模拟系统及发动机台架,以柴油机动力性为目标,在0 m、1 000 m、2 000 m和2 400 m海拔下对柴油机增压压力、喷油提前角、轨压和喷油量进行了协调控制标定。结果表明：在增压器转速、缸内压力、排气温度和烟度限值等限制条件下,通过控制目标增压压力、提前喷油正时、提高共轨压力及减小喷油量综合控制,能够较大程度恢复高原环境下柴油机动力输出。与0 m相比,1 000 m、2 000 m、2 400 m海拔下的最大转矩分别降低2.71%、6.67%、11.16%;最大功率分别降低0.57%、3.24%、10.09%;最低比油耗分别增加2.13%、4.62%、5.62%;最大功率对应比油耗分别增加0.51%、1.74%、2.29%。NO_x排放随海拔的变化与柴油机工况相关,当转速低于2 000 r/min时,NO_x排放随着海拔升高而降低,而转速高于2 000 r/min时,NO_x排放明显增大。随着海拔升高,柴油机烟度逐渐增大,尤其低速时更为明显。     

不同大气压力下掺烧10%体积含量生物柴油对共轨柴油机燃烧和排放的影响

对高压共轨柴油机在不同大气压力下掺烧10%体积含量生物柴油(B10)和石化柴油的燃烧和排放特性进行了试验研究。试验结果表明:外特性工况下,与原机相比,3 200r/min和1 200r/min时B10的最高燃烧压力、峰值压升率略低,峰值放热率略高;2 200r/min时B10的最高燃烧压力、峰值压升率和放热率均略高;HC和CO排放均降低;大气压力81kPa时B10的NOx排放降低1.2%～10.0%,碳烟减少4.8%～20.4%,大气压力100kPa时NOx排放增加1.0%～4.3%,碳烟减少6.2%～16.8%。等功率工况下,与原机相比,B10的最高燃烧压力、峰值压升率和放热率略高,碳烟和NOx排放有不同程度的降低。外特性工况下,与大气压力81kPa时相比,100kPa下原机和B10的最高燃烧压力、峰值压升率和放热率均略高;NOx排放增加12.0%～369.2%,碳烟减少23.2%～34.6%。等功率工况下,与大气压力81kPa时相比,100kPa下原机和B10的最高燃烧压力、峰值压升率和放热率均略高,NOx排放增加14.5%～330.7%,低转速的增加幅度较大,碳烟减少4.6%～74.4%,HC和CO排放均增加。关键词:内燃机;高压共轨柴油机;生物柴油;燃烧;不同大气压力;排放     

大气压力/VNT/EGR对车用柴油机性能与排放的影响

为了研究可变喷嘴涡轮增压(VNT)技术、排气再循环(EGR)技术及大气压力三者共同作用对车用柴油机性能与排放的影响,利用大气压力模拟装置开展了相应的试验研究,基于响应曲面法以响应曲面图的形式分析研究VNT喷嘴环开度、EGR阀开度及大气压力3个参数交互作用对柴油机性能与排放的影响。结果表明:随着大气压力的降低及EGR阀开度的增大,柴油机动力性下降,经济性恶化。当VNT与EGR耦合时,在最大转矩工况,在EGR阀关闭及开度较小时,随着VNT喷嘴环开度的减小,转矩呈现增大的趋势,有效燃油消耗率逐渐降低;而在EGR阀开度较大及全开时,随着VNT喷嘴环开度的减小,转矩降低,油耗升高。在标定功率工况,无论EGR阀置于何种开度,随着VNT喷嘴环开度的减小,转矩均增大,油耗均降低。随着大气压力的升高,NOx比排放升高,烟度降低。当VNT与EGR耦合时,在不同的运行工况下,NOx比排放与烟度表现出不同的变化趋势。欲获得良好的整机性能,针对不同的运行工况,需要合理匹配VNT喷嘴环开度与EGR阀开度。     

高原环境下生物柴油对压燃式发动机性能与排放特性的影响

在高原发动机大气模拟试验台架上,深入研究生物柴油和大气压力对不同型式压燃式发动机性能与排放特性的影响规律与作用机理。研究结果表明:随着大气压力下降,自然吸气柴油机的最大扭矩和有效热效率下降幅度逐渐加剧,其最大扭矩输出随生物柴油掺混比增大先升后降;而涡轮增压柴油机最大扭矩随生物柴油掺混比的增加一直呈线性下降。对于自然吸气柴油机,随大气压力降低,与纯柴油(B0)相比,纯生物柴油(B100)在中高转速全负荷工况时的烟度显著降低。对于涡轮增压柴油机,B100外特性的不透光度相对B0降低幅度随转速增加逐渐减弱,表现出与自然吸气柴油机相反的变化趋势;对于高压共轨柴油机,在低转速全负荷时,B100与B0的功率输出与实测油耗基本相当,B100的有效热效率高于B0。随着发动机转速增加,与纯柴油(B0)相比,B100外特性功率输出逐渐降低,实测油耗升高,有效热效率与B0逐渐接近;不同生物柴油的理化特性对共轨柴油机性能的综合影响差异较小。在相同功率(或扭矩)时,不同生物柴油的燃烧特性和NOx排放特性基本相当;对于碳烟排放,地沟油最高,橡胶籽次之,小桐子最低。     

某型防爆柴油机冷却系统的改进设计

针对某型煤矿井下用防爆柴油机的原有冷却系统进行了分析研究,提出了防爆柴油机本体冷却循环与水冷增压器-排气冷却循环系统双循环的改进方案。通过防爆柴油机热平衡试验对防爆柴油机改进前后的冷却系统进行了试验验证,并对试验结果进行了对比。研究结果表明:改进后的冷却系统进出口温差降低了50%~85%,冷却效果更好,柴油机工作温度更合理;防爆柴油机的水冷增压器、水冷排气管等高温件的表面温度降低了3%~9%,远优于防爆柴油机要求的150℃,更安全可靠;防爆柴油机的最大功率提高了5.5%,燃油消耗率平均下降了3.6%。     

船用低速二冲程柴油机机电复合增压技术影响机制研究

基于一维数值仿真方法对某型船用低速二冲程柴油机展开机电复合增压技术的电机/发电机功率影响机制研究。研究结果表明:涡轮和压气机的效率是影响机电复合增压柴油机综合效率的关键因素；调节电机/发电机功率可以推动涡轮和压气机的运行工况点向最佳效率圈迁移，从而提高柴油机综合效率；通过应用机电复合增压技术可实现该机型全工况综合油耗降低0.5%~2.1%。     

高原环境下聚甲氧基二甲醚对柴油机燃烧和排放性能的影响

以掺混不同体积分数（10%、20%）聚甲氧基二甲醚（polymethoxydimethyl ethers, PODE）的柴油为含氧燃料,采用某军用泵机组柴油机进行发动机台架试验,通过控制进气压力模拟高原地区柴油机进气条件,模拟海拔0~4 000 m时含氧燃料对发动机外特性、燃烧特性和排放性能的影响。结果表明,低海拔下,该柴油机燃用掺混PODE燃料后功率低于燃用0号车用柴油,燃油消耗率升高。随海拔升高,柴油机燃用掺混PODE燃料后功率和燃油消耗率逐渐接近燃用纯柴油。当海拔达到4 000 m时,柴油机燃用掺混20%体积分数的PODE燃料后功率平均增加3.6%,燃油消耗率平均下降1.2%。海拔4 000 m、柴油机2 000 r/min、100%负荷下,燃用掺混PODE燃料后燃烧位移前移,缸压峰值、放热率峰值提高,滞燃期和燃烧持续期缩短。不同海拔下,燃用掺混PODE燃料后CO、HC排放显著降低,NO_x排放有所增加。     

GJ90B增压器匹配斯太尔发动机高原功率恢复试验研究

柴油机在高海拔环境下工作 ,由于受大气压力下降的影响 ,在原有的增压比不变的情况下 ,进入柴油机的新鲜充量明显下降 ,破坏了柴油机原有的空燃比 ,导致柴油机功率下降、排温、燃油耗急剧上升、冒黑烟等不良现象的产生。本文主要介绍了通过选用高压比、大流量、高效率的GJ90B增压器 ,有效提高柴油机进气压力 ,增加进入气缸的充量密度 ,解决柴油机高原适应性的试验研究。     

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。     

高压共轨柴油机高海拔全负荷标定

高原标定是高压共轨柴油机开发过程中的重要环节.利用高海拔(低气压)标定试验系统进行了高压共轨柴油机不同海拔下的全负荷标定试验,研究了最佳喷油参数随海拔的变化,并进行了高压共轨柴油机不同海拔下的功率试验.研究结果表明,最佳循环喷油量随海拔的增加而减小,海拔每升高1 000,m,循环喷油量下降2%～4%;中高转速下最佳喷油提前角和轨压随海拔的增加而增大.海拔每升高1 000,m,最大转矩降低2.8%,标定功率下降2.9%.不同海拔下柴油机速度系数保持不变.不同海拔中高转速燃油经济性基本保持不变,低转速下燃油经济性恶化,海拔每升高1 000,m,低转速下燃油消耗率增加3.9%.     

不同海拔地区的增压柴油机性能研究

采用微机化大气模拟测控系统对增压柴油机在不同海拔地区的性能进行了大量的专题试验研究。分析和比较了不同海拔下增压柴油机负荷特性、速度特性、万有特性以及碳烟排放特性。比较了在等过量空气系数下增压柴油机动力性和经济性随大气压力变化的趋势。     

柴油机燃用低比例小球藻生物柴油-柴油混合燃料的试验研究

以野生小球藻生物柴油(Chlorella Biodiesel Fuel,CBF)-柴油作为混合燃料,利用186FA柴油机进行台架试验。在CBF的掺混比例分别为0%,3%,5%(B0,B3,B5)时,对柴油机的动力性、燃料燃用的经济性和燃烧及排放特性进行了比较分析。试验分析表明:柴油机燃用混合燃料时,与燃用纯柴油相比,随着CBF掺混比例的增加,其扭矩和功率略有下降,最大降幅均为4%;柴油机的油耗率和能耗率略有上升,且在高、中负荷时更为明显;柴油机的缸内压力、放热率峰值稍有减小,而压力升高率峰值稍有增大,缸内压力峰值最大降幅为3.4%,放热率峰值最大降幅为12.8%,压力升高率峰值最大增幅为13.7%;柴油机滞燃期缩短了0.5~1.0°CA、燃烧持续期延长了1.0~2.0°CA,缸内压力、压力升高率和放热率峰值的出现时刻均提前了1.0~2.0°CA,燃烧速度加快;HC,CO和碳烟的排放均有所降低,而NOX的排放逐渐增多,全负荷时HC和碳烟排放的最大降幅分别为14.1%和31.7%,NOX排放的最大增幅为9.7%,CO排放的降幅为6%~12%。     

大气环境对增压柴油机缸内燃烧特性的影响

在试验校准的基于GT-POWER的平原环境柴油机工作过程模型基础上,模拟大气环境对增压柴油机输出性能和燃烧特性的影响.计算结果表明:海拔高度从0～4000 m,在外特性工况下,柴油机功率最大下降14%,油耗增加近10%,排气温度最大升高100 ℃,后燃严重;4000 m海拔和0 m相比,缸内燃烧放热率重心最大拖后7℃A...     

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。     

可变喷油速率的超高压共轨系统喷射控制研究

通过AMESim软件建立了喷油速率可调的超高压共轨系统仿真模型,分析了相同喷油量条件下喷油率的变化特点。采用GT-Power软件建立单缸柴油机模型,将不同喷油率导入柴油机的燃烧计算模型,研究了不同喷油率对柴油机缸内压力、缸内温度、放热率、NO_x排放、碳烟排放及输出转矩和油耗率的影响。仿真结果表明:靴形喷油速率匹配合适的喷油提前角可优化柴油机的综合性能。搭建了超高压共轨柴油机台架,开展了不同喷油速率的喷射控制试验,结果表明:与相同油量条件下的高压共轨喷射相比,柴油机实施变喷油速率超高压喷射可获得更优异的动力性和燃油经济性,动力输出提高了5%,燃油消耗量下降了6%,碳烟排放降低,但NO_x排放升高。     

天然气发动机在不同喷射和点火时刻下的性能优化研究

为解决改装的天然气发动机动力性比原柴油机低,燃料消耗率比原柴油机高的问题,对影响燃烧时刻的喷射提前角与点火提前角这两个重要参数进行模拟实验,研究其对发动机的缸内压力与功率、燃气消耗率的影响,并根据研究结果进行优化设计。结果表明,对于缸内直喷天然气发动机,适当增大喷气提前角和选择恰当的点火提前角能在较经济的情况下提高发动机的动力性;发动机转速增加,点火提前角和喷射提前角也应提前,保证燃料的充分混合和最大化做功能力;在所有转速下,天然气发动机的功率都能恢复到原柴油机的水平。     

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。     

不同气压下燃用混合燃料对柴油机性能的影响

为了研究不同气压下B50混合燃料对柴油机性能的影响,对B50与B0燃料,在不同气压下做了台架试验,对燃烧特性、负荷特性、外特性等的试验进行对比分析。分析结果表明：相同气压下与燃用B0相比,燃用B50的输出扭矩、爆发压力、压升率和放热率等降低但峰值提前,其输出扭矩降低5%-7.06%,比油耗升高4.7%-6.9%;HC、CO和烟度分别下降31.4%、23.7%和27%,NOx排放升高8.7%。大气压力升高后燃用B0输出扭矩约升高19.5%,比油耗约降低7.5%;燃用B50输出扭矩约升高15.7%,比油耗约降低5.5%,在低速下尤为明显。结果表明B50的燃用性能不是太理想。