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。     

直喷柴油机燃用二甲醚的试验研究

在直接喷射式柴油机上进行了燃用二甲醚的试验研究,对柱塞有效行程和柱塞直径、供油提前角、喷油压力、进气涡流比、喷嘴型式等燃烧系统主要参数对发动机功率和热效率的影响进行了研究,在燃料供给系统中增加燃油输送泵,消除了气阻,发动机可以在宽广的转速和负荷范围内稳定运行,发动机热效率比原机高３％ 。在优化燃烧系统参数的基础上对示功图和排放的测量及计算表明：二甲醚发动机最高爆发压力、最大压力升高率和 Ｎ Ｏｘ 排放均低于原机,烟度排放为０。试验结果显示了直喷式柴油机燃用二甲醚在降低排放方面的优越性能。     

预喷射—一种优化直喷柴油机排放性能的措施

柴油机与其它类型的发动机相比,在油耗和耐久性上具有显著的优点。然而,近来柴油机对环境的影响已成为日益严重的问题,且阻碍了柴油机的发展。在保持柴油机的燃油经济性及二氧化碳排放小的优点的同时,又要满足严格的排放法规,燃油喷射系统是最重要的关键之一。 研究表明,通过应用燃油预喷射的技术,在很大程度上既能降低直喷机的NO_x和颗粒排放,又能改善燃烧噪声。另外,它不仅保持了柴油机的低油耗和独特性能,而且还证明了适应环境要求的目标的潜能,而这二点是与降低二氧化碳的排放直接有关的。所有重要的环境因素都受燃油喷射系统的很大影响,它无疑将在未来柴油机的发展中起重要作用。 本文描述了通过控制燃油喷射速率和预喷射来改善燃烧和排放特性的可能性。这些结论是通过应用具有先进的液压性能的实验喷射系统,做了大量试验分析而得到的。而且,还揭示了如何进行预喷射以达到降低排放和燃烧噪声。最后,讨论了通过改变这些喷射系统的参数来优化发动机性能的潜力。     

燃油溶气喷射对柴油机燃烧和排放的影响

为了燃油溶气喷射技术应用到发动机上，本文在柴油机上进行了燃油溶气燃烧试验研究。着重探讨了燃油溶解二氧化碳或空气后对发动机燃烧特性和排放生成的影响。结果表明燃油溶气喷射可同时降低柴油机氮氧化物和碳烟的排放，有望发展城一种新的发动机燃烧和排放控制技术。     

GD-1燃油喷射系统喷油参数对发动机性能的影响

摘将GD-1高压共轨电控燃油喷射系统用于常规直喷式柴油机，采用不同喷油参数(喷油规律、喷油压力和喷油定时)对发动机的性能进行研究。试验结果表明，预喷射不仅可以改善冷起动性能和降低冷起动时白烟的排放，在高负荷时也可以降低烟度的排放；喷油压力的提高和喷油定时的提前改善了发动机的性能和排放。     

满足欧Ⅱ排放法规CZ480Q柴油机技术对策

通过对CZ480Q型直喷式柴油机燃烧过程和排放特性的试验研究,系统地分析了燃烧室形状、喷油系统参数、后处理措施对柴油机燃烧过程和有害排放物的影响,探讨小缸径直喷式柴油机满足欧Ⅱ排放法规的技术对策;最终试验结果表明,改进措施改善了柴油机的燃烧过程,降低了柴油机有害排放物,排放指标均低于欧Ⅱ排放限值。     

GD-1高压共轨燃油喷射系统的应用研究

将GD-1高压共轨电控燃油喷射系统配备在YC6112ZLQ发动机上,通过一系列调整喷油参数的试验,探讨了喷油压力、喷油正时和预喷射对发动机性能和废气排放的影响规律.根据这些规律,对喷油参数在所有工况范围内进行匹配标定,并将标定后的共轨系统用于YC6112ZLQ柴油机.研究表明GD-1高压共轨电控燃油喷射系统在控制喷油参数方面有很大的灵活性,对降低废气排放和改善发动机的性能有很大潜力.     

重型车用柴油机低排放直喷燃烧系统参数的优化

在车用柴油机上引用缩口低排放型燃烧室后,燃烧系统向直喷化发展。为了掌握和定量地评价这种新型燃烧室的结构及其内部气流特点,引入了涡流强度保持性的概念。并利用商用软件FIRE对这种新型直喷式燃烧室内气流的空间分布及其时间变化规律进行数值计算,结合MATLAB软件计算燃烧室内的瞬态涡流强度保持性大小,由此分析不同燃烧室结构参数对燃烧室内气流特性及其涡流强度保持性的影响。同时,通过台架试验分析这种燃烧室内的不同涡流强度保持性与喷射系统参数和进气涡流等参数匹配时对柴油机性能和排放特性的影响。结果表明,通过低排放缩口型燃烧室结构参数的优化,可有效地组织和控制燃烧室内气流分布规律及其强度,而且对于这种燃烧室结构存在着最佳的喷射位置和进气涡流强度,使得在动力性和经济性基本保持不变的条件下,可有效地改善柴油机的排放特性。     

柴油机复合卷流燃烧系统试验性能研究

基于双卷流燃烧系统(DSCS)及侧卷流燃烧系统(LSCS)利用燃烧室形状使燃油分别在纵向和横向空间形成卷流运动的结构特点,提出了能够在燃烧室横向和纵向空间依次形成卷流运动的复合卷流燃烧系统(MSCS)。为探究MSCS的试验性能,在单缸机试验台架上对不同燃油喷射角度下复合卷流(MS)燃烧室的速度特性进行了研究。研究结果表明,当燃油喷射方向正对分流造型尖端时,MSCS油耗及碳烟排放最低。为合理评价MSCS的燃烧及排放性能,与DSCS速度特性研究的试验结果进行对比。对比结果显示,相同工况下MS燃烧室的油耗较双卷流(DS)燃烧室降低4~5g/(kW·h),碳烟排放低于DS燃烧室60%左右,表明MSCS可有效地降低柴油机油耗及碳烟排放,提高柴油机综合性能。     

二甲醚均质压燃、柴油补燃混合燃烧模式的试验研究

在一台4102直喷柴油机上研究了二甲醚（DME）均质压燃，柴油补燃混合燃烧模式对发动机性能、排放、油耗和燃烧特性的影响。试验结果表明，采用混合燃烧模式能有效降低发动机的碳烟排放及低负荷区域的NOx排放，但在整个工作区域内发动机的当量燃油耗偏高。此外，通过燃烧分析发现，大部分负荷下采用混合燃烧模式的发动机气缸最高燃烧压力比采用纯柴油的高，但最大压力升高率和压力升高加速度却比较低，因此发动机运行比较柔和。     

车用直喷式柴油机喷嘴参数对排放影响的研究

本文详细的介绍了喷嘴的结构参数对降低直喷式柴油机的排放水平所起的作用和影响。在燃烧室形状不变的情况下，研究如何合理匹配直喷式柴油机喷嘴的各种结构参数。本文还提出了通过喷注在燃烧室壁面上的落点位置来分析喷嘴空间角度参数对燃烧室与喷嘴匹配性能影响的方法。     

预喷射和掺混乙醇对柴油机性能及排放的影响

本文利用GT-Power软件建立了单缸柴油机的仿真模型,模拟研究了预主喷间隔、预喷油量和乙醇掺混比例对发动机性能和排放的影响。计算结果表明,预喷射能明显改善发动机的燃烧特性和排放性能,但扭矩和燃油消耗率变化不明显;预主喷间隔对发动机性能和排放的影响较小,预喷油量的增加会提高缸内压力和放热率峰值,造成NOx和碳烟排放增加;掺烧乙醇可以显著减少NOx和碳烟排放,提高缸内压力和放热率峰值,不过发动机的扭矩减小,油耗率增加;随着乙醇掺混比例增加,这些趋势进一步加强。柴油机采用预喷射和掺混乙醇相结合的策略,可以改善发动机的排放性能和燃烧特性,而且不会恶化动力性和经济性,是一种有效的技术方法。     

小型高速直喷式柴油机的燃烧特性,排放及燃油经济性

应用试验研究与计算机仿真的方法，分析了车用小型高速直喷式柴油机的燃烧特性，排放与油经济性，并探讨了燃油喷射系统部分参数对诸项性能的影响。     

高压共轨缩口直喷柴油机轨压的优化匹配

利用高压共轨柴油机燃油喷射系统控制灵活的特点,对共轨压力与缩口燃烧室气流运动特性匹配时对发动机性能的影响进行了试验研究。借助三维数值仿真软件FIRE的仿真结果,以燃烧室内速度场、浓度场和温度场分布情况为对象从微观上对试验结果进行了分析,研究不同工况下燃烧室内气流特性与共轨压力的最佳匹配方案。结果表明:对缩口燃烧室内一定的气流特性,通过优化匹配共轨压力可以有效地控制混合气形成和燃烧过程,改善燃油经济性幅度可达22%,同时可降低NOx和烟度排放。     

降低直喷式柴油机NO_x排放的试验研究

未来柴油机要求更高的功率强度和更低的燃油消耗率．同时还必须满足更严格的排放法规。NOx排放是直喷式柴油机排放中最受关注的部分,且它的降低需要采用许多新技术。本文针对一台6缸涡轮增压直喷式柴油机的研制试验,介绍分析高压喷射系统、低涡流燃烧系统、涡轮增压器匹配优化等一些现有技术的效果和优劣,阐明了如何在简化结构、保持低成本的基础上改善缸内燃烧过程以降低NOx排放。     

进气参数及燃烧室结构对LNG发动机排放性能的影响

以L23/30A发动机为研究对象,研究了不同进气参数及不同燃烧室几何形状对缸内燃烧特性对柴油机性能及排放的影响。研究结果表明:随着进气压力的增大和燃烧室过渡圆深度的加深,缸内挤流作用加强,油气混合均匀,缸内燃烧充分,降低了soot及NO_x的生成;减小燃烧室的缩口直径及提高进气温度,缸内湍流分层严重,滞缓了缸内涡团的破碎与聚合,局部油气分布过浓燃烧不完全,导致局部温度、压力过高,诱发燃烧过程中soot及NO_x的生成。因此,在加深燃烧室过渡圆深度的前提下,通过提高低温燃烧的进气压力,可以改善发动机的燃烧特性。     

船用柴油机使用乳化燃油的NOx和微粒排放研究

研究了乳化燃油特性对柴油机喷雾、燃烧和排放的影响。研究结果表明：在柴油机中,由于高压喷射的作用,喷射后乳化燃油中水粒子直径约为0.5um分布均匀,与喷射前乳化燃油中粒子大小及分布无关。乳化燃油中,随水含量增大,NOx排放近拟呈线性关系下降,燃油耗和排温也下降,但是烟度和微粒排放随水含量的增加而上升;特别是在小负荷和高水添加率时,烟度和微粒排放增加较快。此外,研究了燃烧乳化燃油时,柴油机的运转参数对柴油机性能和排放的影响。     

柴油/汽油反应活性控制压燃发动机喷油协调控制与排放特性研究

对某4缸高压共轨柴油机进气道进行改造,搭建了柴油/汽油双燃料反应活性控制压燃(reactivity controlled compression ignition,RCCI)发动机专用试验台架,设计了柴油/汽油双燃料RCCI燃烧汽油喷射控制策略,实现了全工况下汽油与柴油的协调喷射控制,系统地研究了不同运行工况下,不同汽油替代率对柴油机燃烧与排放性能的影响规律。结果表明:采用柴油/汽油双燃料RCCI燃烧控制策略,发动机可在其运行工况范围内实现高效清洁燃烧,随着汽油替代率的增加,发动机缸内最高压力逐渐增大,缸压峰值出现时刻推迟,放热率峰值降低,燃烧持续期延长,燃油消耗率降低,有效热效率升高,全碳氢、CO排放增加,NOx和碳烟排放降低。     

大型车用柴油机缩口燃烧室的结构特点及其对排放特性的影响

利用由AVL公司提供的FIRE软件，对重型车用柴油机缩口直喷式燃烧室内的气体流动特性进行了数值模拟计算分析。在此基础上，对不同缩口直径的燃烧室进行了喷射系统参数的优化匹配试验研究。结果表明，采用缩口直喷式燃烧室结构，可有效地组织燃烧室内的气流运动，并通过与喷射系统参数的优化匹配，在动力性和经济性基本保持不变的条件下，有效地改善柴油机的排放特性。     

船用中速柴油机性能的优化研究

为提升燃油系统电控化改造后4190ZLC-2船用中速柴油机的经济性能和排放性能,开展了燃油系统多参数优化试验;利用AVL FIRE软件对试验得到的经济性最优匹配参数下的柴油机高压工作过程进行了仿真计算;通过对燃烧室内三位流场的分析,提供进一步提高喷油压力和修改燃烧室形状的方案;再利用仿真计算得到喷油压力进一步提高后较优的燃烧室匹配方案。研究结果表明:喷油压力提高后,柴油机总体性能提高;为适应喷油压力的提高,燃烧室的深度和开口直径分别应该减小和增加,但燃烧室的深度太浅会造成燃烧不完全,导致油耗率上升。研究结果为该柴油机的燃烧系统改进提供了理论依据。