涡流燃烧室柴油机若干参数对排放性能的影响

本文介绍了发动机若干参数对排放影响的试验结果,并用数学式表达某些参数与NO_x排量、烟度的关系。分析了涡流燃烧室柴油机能明显降低排放的主要参数。     

压力控制喷射及其对重负荷柴油机燃烧和排放的影响

本文介绍一种在改变喷油率方面具有高柔性燃料喷射系统的设计，选择和特能。在整个转速和负荷范围内，该喷射系统能获得靴形喷油率及预喷射和后喷射。特别要着重指出的是，靴形喷油率不是通过节流油流，而是通过压力控制来实现的。亦即在整个喷射期内，该系统在针阀全开状态下运转，同时在针阀上部没有为减小喷油率而限制油流的节流装置。     

燃烧室形状对柴油机燃烧和排放影响的数值研究

对相同压缩比的3种燃烧室进行了三维数值计算,分析了燃烧室形状对柴油机燃烧过程、NOx和soot在缸内的分布区域形成的原因,进一步用Φ-T图研究了3种燃烧室在不同时刻对NOx和soot的影响。结果显示:敞口燃烧室更有利于混合气的形成和燃烧,NOx和soot排放低于直口和缩口燃烧室。     

球型燃烧室柴油机燃烧过程的研究

通过对球型燃烧室柴油机燃烧机理的分析，针对４９５Ａ型柴油机，利用正交试验，在尽可能小的变动范围对该机供油系统某些参数作适当调整，以期改善柴油机的经济性。实践证明，改进后的同消耗率在标定和最大扭矩两工况下的均减少６．８ｇ／（ｋＷ．ｈ）左右 ，外特性油耗曲线趋于平坦，同时降低了低转速下的烟度。此外，还对其燃烧特性进行了分析讨论，给韦伯特性参数，为预测同类发动机性能和工作循环计算提供参考。     

柴油机燃烧室结构与喷嘴优化匹配对燃烧与排放的影响

基于快速混合燃烧技术,用试验和数值模拟的方法对某型柴油机的燃烧系统进行了优化。在转速为1 800 r/min的全负荷工况下的研究结果表明：浅ω燃烧室匹配多孔喷油嘴,高压过程指示功比原机高7.65%,NO_x和碳烟排放分别比原机增加约10%和降低约80 %;碰撞分流燃烧室匹配传统多孔喷油嘴,高压过程指示功比原机高7.04%,NO_x和碳烟排放分别比原机降低约10%与60%;浅ω燃烧室匹配交叉孔型高扰动喷油嘴,高压过程指示功比多孔喷油嘴的高0.43%,能够进一步提高燃油经济性。     

压力控制喷射及其对重负荷柴油机燃烧和排放的影响

本文介绍一种在改变喷油率方面具有高柔性燃料喷射系统的设计、选择和性能。在整个转速和负荷范围内,该喷射系统能获得靴形喷油率及预喷射和后喷射。特别要着重指出的是,靴形喷油率不是通过节流油流,而是通过压力控制来实现的。亦即在整个喷射期内,该系统在针阀全开状态下运转,同时在针阀上部没有为减小喷油率而限制油流的节流装置。 发动机试验是在一台2升排量的单缸试验机上、在一个工况(1000r/min、200mm~3/循环=75％全负荷油量)下进行的。对靴形和预喷喷油率方案与无喷油率控制的常规喷射方案进行了对比。在烟度和燃油消耗率不变的情况下,靴形喷油率方案取得NO_x排放量降低14％的良好效果,或者是使NO_x和燃油消耗率分别降低9％和7％。预喷的效果较靴形喷射稍差。同时预喷方案对预喷正时、喷射压力和油量的变化也敏感。     

喷油定时和燃烧室形状对柴油机燃烧及排放的影响

在保持压缩比不变的条件下,设计了3种不同径深比的燃烧室,并采用CFD数值模拟方法研究了喷油定时和燃烧室形状对柴油机燃烧过程、碳烟和NOx排放的影响.结果表明,随着喷油的推迟,各燃烧室NOx排放均呈下降趋势,碳烟排放则有所增加,尤其是缩口较小的燃烧室,其碳烟生成较多而氧化速率却很低,因此碳烟排放较高.此外,缸内温度为1500～2400K的区域是碳烟生成的主要区域,温度过低不利于碳烟的生成,而较高的温度会促进已生成碳烟的氧化.     

预喷射对柴油机燃烧及排放影响的实验研究

本文首先介绍了在多缸机上进行单缸电控喷油的实验方案,包括单缸功率、油耗的测量,进气流量的调节等。之后通过实验和燃烧放热分析,详细对比研究了预喷射与单次喷射对柴油机燃烧过程的影响。     

柴油机燃烧室形状对活塞热负荷与机械负荷的影响

应用三维CAD／CAE技术定量分析了某一增压柴油机采用直口和缩口ω型燃烧室时活塞的热负荷与机械负荷的改变情况，所得结果对于整机经济性能、排放指标与可靠性的综合优化设计提供了有效的依据。     

燃油喷射参数对直喷式柴油机燃烧性能与排放的影响

此项研究的目的是探讨在直喷式柴油机中,燃油喷射参数对燃烧性能和排放的影响。柴油机的循环情况和燃油喷射参数在发动机燃烧过程和排放中起了重要作用。 为了获得喷油参数对柴油机的燃烧性能与排放的影响情况,在带有副燃烧室的单缸直喷式柴油机上进行了试验。 试验结果表明,在不同燃油喷射压力和进气气流情况下,副燃烧室能降低排放和改善发动机性能。我们还发现,增加燃油喷射压力可提高气缸压力、气体温度,降低排放。     

缸内活化热氛围对柴油机燃烧与排放特性的影响

采用气口喷射正庚烷形成稀薄均匀混合气,利用其低温和高温化学反应释放的热量和生成的活性基团在柴油喷入气缸前形成活化热氛围,研究了活化热氛围强度对直喷柴油燃烧和排放的影响.研究发现:随着正庚烷比例的增加,活化热氛围强度增大,柴油扩散燃烧着火时刻略有提前,最大放热率明显降低,高负荷下的NOx和烟度排放显著降低;活化热氛围强度超过某一临界点后,NOx抑制效果开始减弱并单调升高,而烟度排放开始升高到极大值后再次降低.综合各个负荷下的排放,热氛围强度不适宜过强,在试验条件下20 %～30 %最佳.     

基于数值模拟的某柴油机燃烧室优化研究

用AVL FIRE软件建立了柴油机喷雾燃烧过程研究的计算模型,根据模型分析了燃烧室关键特征对经济性和排放的影响,并设计了燃烧室优化方案。研究发现,在A100工况,优化方案改善了油气混合状况,提高了空气利用率,并加速了燃烧后期速度,使得经济性得到提高,同时NO_x排放也有所增加;而在部分负荷A25工况,优化方案降低了燃烧室碗底的流动速度,减少了壁面传热损失,经济性得到提高,同时NO_x排放也有所降低。发动机台架试验结果表明,相对于原始方案,优化方案的外特性油耗平均降低了约2.0g/(kW·h);ESC循环加权油耗降低了2.2g/(kW·h),且加权NO_x比排放相当。     

直喷式柴油机燃烧室几何形状对排放影响的多维数值模拟研究

在保证压缩比相同的情况下,设计了3种不同形状的燃烧室。运用AVL公司开发的FIRE软件,对3种不同形状燃烧室进行了三维数值模拟,分析了上止点附近气缸内的气体流动情况,并对3种燃烧室内的排放情况及影响排放的主要因素进行了比较分析,得出:径深比过小,即燃烧室过深,不利于空气与油气的良好混合,易造成局部油气过浓,从而局部缺氧,产生较多碳烟;径深比过大时,油气雾化好、燃烧早、温度上升快,NOx生成量增加。最后,通过模拟计算与试验研究相结合,验证了模型并选取了最优形状的燃烧室。     

F-T柴油对直喷式柴油机燃烧和排放的影响

在两种不同供油提前角下研究了燃用F-T柴油对直喷式柴油机燃烧和排放特性的影响,结果表明:发动机不做任何调整时,与0号柴油相比,燃用F-T柴油的滞燃期较短,预混燃烧放热峰值较低,扩散燃烧放热峰值较高,最高燃烧压力和最大压力升高率较低,燃油消耗率和热效率都得到了改善,HC、CO、NOx和碳烟排放同时降低。当供油提前角推迟3℃A时,燃用F-T柴油燃烧持续期明显缩短,预混燃烧放热峰值、最高燃烧压力和最大压力升高率进一步降低,扩散燃烧放热峰值略有升高,燃油消耗率变化不大,NOx排放进一步降低, HC、CO和碳烟略有增加,其中HC排放与原柴油机相当,而CO和碳烟仍远低于原柴油机。     

十六烷值改进剂对涡流室柴油机排放特性的影响

将自选研制的有机硝酸酯类十六烷值改进剂以不同浓度加到柴油中,对影响95型涡流室柴油机的排放特性进行了实验研究,结果表明,该十六烷值改进剂可明显降低柴油机NOx的排入;在适宜浓度下,对HC和CO排放没有影响;但使排气烟度有所恶化。实验还测试了该剂对燃油经济性的影响,结果表明,该剂可略微降低柴油机的有效燃油耗。     

喷射参数对柴油机燃烧与排放特性的影响

在一台共轨柴油机上进行了喷射压力、喷射定时、后喷量及后/主间隔角等喷射参数影响作用的试验研究,利用FIRE软件数值模拟获取微观场变化信息,综合分析了喷射参数对缸内燃烧与有害排放物生成的影响机理及规律.结果表明,提高喷射压力和提前喷射定时有利于改善燃油经济性及碳烟排放,但在喷射压力较高(120～130,MPa),喷射定时提前到上止点前2°CA时,再提前喷射定时对碳烟的影响不大,而NOx的生成量显著增加,同时会引起燃烧粗暴.当后/主间隔角一定(15°CA),后喷量为1.5～2.0,mg时,烟度值达到最低,降幅为28%左右;后喷量为1.5,mg时,后/主间隔角在25,oCA附近,烟度达到最低,降幅达到20%.因此,引入后喷时需要选取适当的后/主间隔角和后喷油量,既要增强后喷燃油对缸内流场的扰动效果,使得更多的氧气进入主喷的燃烧产物区,加速碳烟的氧化又要避免进入高温缺氧区域内的后喷燃油量过多以及燃烧过于拖后等负面影响.     

正丁醇/柴油发动机燃烧排放特性及喷油、燃烧室形状影响

针对某型号直喷柴油机,建立了该柴油机中单缸完整燃烧室及气道三维模型,使用三维计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)分析软件CONVERGE对其进行模拟计算,研究了正丁醇掺混比例对柴油机燃烧排放的影响。结果表明:随着正丁醇掺混比例的提高,峰值缸压、滞燃期和燃烧速度均呈递增趋势,碳烟及CO排放量逐渐减少,NO_x排放量小幅增加。为了进一步改善缸内燃烧情况和降低污染物排放,对正丁醇掺混时喷油策略、燃烧室几何形状的综合影响进行了研究,结果表明:掺混时多次喷油及采用合适的燃烧室模型可以有效改善掺混后缸内油气混合情况,增加缸内湍动能强度,进一步降低碳烟排放量。与纯柴油工况对比,掺混并采用多次喷油策略后碳烟排放明显下降,且通过掺混能够有效简化喷油策略,但弱化了燃烧室形状对碳烟排放量的影响。     

燃烧室几何形状对柴油机燃烧过程影响的数值模拟研究

通过工作过程模拟程序确定柴油机工作的初始边界条件,并运用CFD程序研究不同径深比燃烧室对混合气形成、燃烧及排放的影响。结果表明,三维模拟的示功图和放热率与实测结果基本吻合;径深比较小的ω1燃烧室在喷油过程中有强烈的燃油蒸汽撞壁现象,恶化了碳烟排放;径深比较大的ω1燃烧室在喷油初期的燃油分布相对不均匀,燃烧室局部存在高温富氧区,造成NOx排放偏高;将工作过程模拟和三维模拟相结合,能更精确地分析发动机工作过程,排放的计算值与实测值在趋势上有较好的一致。     

小型直喷式柴油机缩口型燃烧室的设计与研究

在4100型直喷式柴油机上，为改进的进气系统和供油系统匹配设计了几种不同形状的缩口型燃烧室，研究了燃烧室形状对柴油机性能的影响。试验结果表明，体积较大的球形底台的缩口燃烧室能促使油-气混合，改善燃烧过程，有利于实现柴油机的动力性、经济性和排放指标的良好折中。     

CFD计算在柴油机燃烧室及喷油嘴匹配中的应用

对某型号柴油机的2种气道、2种喷油嘴和4种燃烧室匹配的燃烧过程进行了三维数值模拟计算,根据不同工况下的计算结果,分析了燃烧室形状和喷油嘴匹配方案对气缸平均压力、平均温度、NOx和碳烟(SOOT)排放量的影响,根据NOx和SOOT排放量的结果确定了喷油嘴和燃烧室的最佳匹配方案.