高原环境下自然吸气柴油机燃烧及排放特性

选取3个海拔高度(10、1,000和1,670,m)进行自然吸气小功率柴油机的燃烧和排放试验,其中,1,000,m和1,670,m的试验环境通过内燃机高海拔大气状态模拟试验系统获得.结果表明:海拔高度升高,同工况下柴油机的最大燃烧压力减小,燃烧始点推迟,滞燃期延长,预混燃烧比重增加,缸内最高燃烧温度升高.海拔高度愈高,排气烟度快速增加的临界功率点愈向小负荷方向偏移,且烟度上升段斜率变大;但在小负荷时,其烟度略有降低.各气体污染物排放量的变化是:海拔高度增加,HC排放明显增加,且在中小负荷时最为显著;CO排放在大负荷和小负荷时增加,在中等负荷附近出现持平或不同程度的下降;NO_x排放随海拔升高变化最小.柴油机整机排放HC、PM明显增大,CO、NO_x变化较小.采用等烟度原则减小高原地区自然吸气柴油机的标定功率,能有效扼制CO、HC和PM排放的恶化.     

2缸高压共轨柴油机增压器性能匹配与研究

针对一款2缸高压共轨4气门增压柴油机,基于2缸柴油机进、排气压力波动的特殊性,研究了不同发火顺序的发动机排气对增压器匹配的影响,选择了360°CA的发火顺序,分析了2缸柴油机增压器效率的波动及泵气损失的特点。兼顾乘用车对柴油机高低速性能的要求,设计了2种方案的增压器进行分析和匹配试验,提出了增压器的改进优化技术措施并进行了优化试验。试验结果表明:柴油机中低速性能得到了改善,低速扭矩增加了8N.m,燃油消耗率降低了12g/(kW.h),柴油机的各项性能指标满足设计目标,排放达到欧Ⅳ标准。     

8V165增压中冷柴油机降低热负荷性能改进研究

以提高8V1656增压中冷柴油机低速特征和降低热负荷为目的进行了研究，通过改进增压器并与柴油机合理匹配，增加了空气流量，改善了其低速性能，通过对原MPC排气系统所存在问题的分析，结合性能模拟计算，对MPC排气系统的主要结构尺寸进行了优化设计，有效地降低了柴油机的燃油消耗率和涡轮前排气温度，取得了较好的整机性能指标；为了进一步降低柴油机的热负荷，根据8V165增压中冷柴油机的特点，尝试进行了进排气连通技术的研究，在保证柴油机性能指标的基础上使涡轮前排气温度进一步下降，最终满足了柴油机的使用要求。     

柴油机TR燃烧系统的试验优化

在一台单缸135柴油机上对柴油机TR燃烧系统的性能进行了试验优化.首先在TR燃烧系统中燃用柴油乙醇混合燃料,结果表明排气烟度值降低,排气温度降低,但NOx浓度有所上升.另外,烟度值在小负荷工况下明显较高,高负荷时较小.其次研究了喷油嘴孔径对燃烧系统的影响,结果表明中心喷孔的直径较大时,发动机排气烟度增加.最后对启喷压力进行了优化,当启喷压力提高到25MPa时,发动机小负荷工况下排气烟度值减小;当供油提前角为13°CABTDC时,发动机在标定工况下排气烟度和NOx浓度都很低.     

某型柴油机与VGT增压器的匹配计算研究

发动机与涡轮增压器的匹配是增压技术的重要研究内容.普通涡轮增压器与发动机匹配时普遍存在着低速时转矩不足、经济性差等问题.可变几何涡轮增压器(VGT)是解决增压柴油机低工况和瞬态响应慢的重要技术措施.为了分析VGT对某型柴油机性能的影响,基于GT-POWER仿真平台对其进行了建模和仿真研究.结果表明:通过调整VGT涡轮喷嘴角度可以优化柴油机与VGT的匹配.低工况下,可以有效提高扭矩、增压压力和涡前排气温度,降低燃油消耗率.     

４９３ＺＱ柴油机匹配气波增压器的研究

介绍了在４９３ＺＱ柴油机上匹配大容积进气管、渐扩式排气管的方法,以及在气波增压器与发动机之间寻找理想的转速比,对气波增压柴油机的性能及排气净化进行的试验研究,获得了实用的匹配规律。试验结果证明,与原涡轮增压样机相比,采用变速比的气波增压样机具有非常优良的排放性能和瞬态响应性能,同时还具有良好的动力性、经济性、加速时不冒黑烟,彻底克服了涡轮增压柴油机瞬态响应滞后、低速供气量小的弱点。采用新型转子的ＣＸ－１０２型气波增压器有效地降低了噪声。     

涡轮增压器优化匹配降低某车用轻型柴油机排放的试验研究

某493车用轻型柴油机排放未达到要求,通过增压器优化匹配,开展理论分析计算、优化设计和试验研究等,最终该发动机各项排放指标均达到要求。研究结果表明,降低发动机中高转速时的涡前压力与增压压力压差,则可改善发动机扫气,提高发动机扭矩,降低燃油消耗率,可降低发动机稳态循环(ESC)排放加权比油耗、颗粒(PM)排放,可降低发动机瞬态循环(ETC) PM排放;加大涡轮增压器涡轮箱喉口截面积可降低涡前压力与增压压力压差。采用优化后的方案5增压器,发动机ESC,ETC和负荷烟度试验(ELR)循环测试值均达到了相应法规要求,满足了发动机开发目标要求。     

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。     

涡轮增压器改造

<正>众所周知,涡轮增压器的效率会明显影响柴油机运行性能。只要将一台涡轮增压器效率提高1%就可在发动机恒定功率时使发动机性能得到以下改善:增压空气压力提高1%ˉ2%;燃料消耗下降0.4%ˉ0.6%;NO_x排放减少5%ˉ8%;排气温度下降2%ˉ4%。涡轮增压器的最大效率可在设计和发动机试验台试     

柴油机燃用柴油醇的排放特性试验研究

通过对燃用柴油醇发动机排气污染物的试验研究,探讨了其排气污染物的形成原因,分析了排放物随发动机转速及负荷的变化规律.研究结果表明:柴油醇可以有效地降低柴油机的排气污染物,尤其是碳烟排放.在大负荷下,HC和CO排放浓度降低,但发动机工作粗暴,NOx排放较燃用柴油高.     

气波增压柴油机性能的影响因素分析

在柴油机上进行了气波增压器的试验研究,为了提高气波增压柴油机的动力性能,对气波增压柴油机性能的影响因素进行了分析。灰色关联理论分析结果表明:进气流量和排气温度对气波增压柴油机的性能影响最大。在改进柴油机的进气管和排气管,加大柴油机进气管面积,并且对排气歧管采取保温措施后,进行的试验表明气波增压柴油机的动力性提高同时NOx的排放降低。     

基于机械-涡轮增压系统的性能试验研究

采用增压技术可显著提高柴油机的功率密度,改善其燃油经济性和排放性能,中重型柴油机目前最广泛运用的增压技术是废气涡轮增压技术,但废气涡轮增压发动机在低速时,由于排气能量不足,增压效率较差。为解决此问题,本文从机械增压器的结构原理着手,阐述对机械增压系统和两级增压系统的研究,为柴油机的设计与研究提供实践经验和案例。     

机电联合控制LPG-柴油双燃料增压发动机的研究

对增压柴油机燃用 L PG-柴油双燃料、采用 2种机电联合控制方案进行了较为深入的研究 ,对比分析了原柴油机和机电联合控制 L PG-柴油双燃料发动机的动力性、燃料经济性和碳烟、NOx、CO、HC排放。机电联合控制方案 1的试验研究表明 :掺烧 L PG后 ,可以显著地降低柴油机的碳烟排放 ;但在小负荷范围内 ,燃料消耗率略有增加 ,HC、CO排放增加较多。机电联合控制方案 2的试验研究表明 :双燃料发动机和原柴油机外特性相比 ,转矩几乎不降低 ,燃料消耗率略有下降 ,碳烟排放显著降低 ,NOx、CO排放变化不大 ,HC排放增加 ;双燃料发动机和原柴油机负荷特性相比 ,燃料消耗率在小负荷范围内持平而在中等以上负荷略有下降 ,碳烟排放显著降低 ,NOx 排放变化不大 ,HC、CO排放在小负荷范围内基本相同而在中等以上负荷略有增加。     

复合式燃烧室壁面温度的变化规律及其对燃烧过程影响的研究

本文介绍了用接触法测量X2105柴油机燃烧室壁面温度的试验结果。研究了复合式燃烧室壁面温度随发动机负荷、转速、燃油喷射正时和冷却水温度等的变化规律以及燃烧室壁面温度对复合式燃烧过程的影响。研究结果表明,适当提高X105系列柴油机在低负荷时燃烧室壁面温度,并避免高负荷时燃烧室壁面温度过高,将有利于提高柴油机的经济性和降低有害排放物质。     

基于VGT控制参数的柴油机低速变海拔热平衡试验

进行二级可调增压柴油机热平衡性能研究,有助于解决高海拔发动机开锅问题,提高热效率。利用自主设计的柴油机高海拔热平衡试验系统,进行不同模拟海拔(0、3 500、5 500 m)基于可变截面涡轮增压器(VGT)控制参数的二级可调增压柴油机低速全负荷热平衡试验,全面分析了变海拔条件下VGT控制参数对整机低速热平衡性能影响的机理与规律,优化标定了不同海拔下柴油机低速最佳VGT叶片开度。结果表明:随VGT叶片开度增大,发动机低速工况下热负荷升高,表现形式为涡前排温升高、缸内最高燃烧温度上升,但缸内最大燃烧压力呈下降趋势,0 m、VGT开度小于50%时,缸内最高燃烧压力大于17 MPa,在0、3 500、5 500 m海拔,VGT开度分别大于70%、50%、30%时,缸内最高燃烧温度超过2 200.0℃。随VGT叶片开度增大,柴油机有效功率、排气带走热量及其占比升高,冷却液带走热量、余项损失及其占比呈下降趋势,5 500 m海拔下,VGT叶片开度每增大10%,柴油机热效率降低3.1%。综合考虑VGT控制参数对缸内最高燃烧温度、缸内最大燃烧压力及热效率的影响,0、3 500、5 500 m柴油机低速工况最佳VGT叶片开度应分别为50%、20%、20%。     

甲醇柴油对增压中冷柴油机燃烧与排放性能的影响

针对在增压中冷柴油机上燃用不同比例甲醇柴油对发动机燃烧和排放性能的影响进行了研究。结果表明：随着混合燃料中甲醇含量的增加,发动机动力性略有降低,使用经济性提高,缸内最大压力和温度降低,NOx和碳烟排放降低,HC排放增加;CO排放小负荷下大幅增加而在大负荷下略有降低。     

柴油机燃用乙醇-柴油含氧燃料时微粒特性的分析

研究了一台增压柴油机燃用乙醇一柴油时的微粒总质量排放及粒径分布特性,并对微粒中可溶性有机物(SOF)、干碳烟(DS)和硫酸盐的质量百分比及SOF中的组分进行了分析。结果表明：使用含氧燃料后柴油机排气烟度大幅度降低而微粒总排放量降低幅度要小一些;微粒中DS排放降低;SOF排放增加,与未燃甲酯的产生导致HC排放增加有关;多环芳香烃比例随发动机负荷增大而减小;含氧燃料使得粒径分布在0．2～0．5μm范围内的比重在小负荷时降低,大负荷时升高。     

可变喷嘴涡轮增压器喷嘴环叶片位置对柴油机性能的影响

针对普通废气涡轮增压器低速响应和高速功率不能同时兼顾的特点,对可变喷嘴涡轮增压器(VNT)进行了试验研究。通过试验分析了喷嘴环叶片位置对柴油机性能的影响,并得到了VNT的优化脉谱。同时进行了VNT的瞬态响应研究。研究结果表明:VNT通过改变涡轮喷嘴环面积可与柴油机各工况实现最佳匹配,燃油消耗率在全工况范围内明显改善,在高速低负荷时燃油消耗率降低最多,达到了10%;通过增加低速的进气量,VNT对柴油机低速高负荷工况性能有明显改善,扭矩约增加15N·m,油耗率降低2%,烟度从原机4.5 BSU降低到2.5 BSU;通过与原机外特性的对比,在中高速的NO_x和烟度排放与原机相差不大,在低速区NO_x增加约100×10~(-6),烟度降低2 BSU,在整个转速范围内油耗率降低2%～3%。     

电动增压与EGR结合对柴油机NOx和Soot的影响

通过仿真软件对某型废气涡轮增压柴油机加装电动增压器后,柴油机最大功率以及烟度排放得到改善,但是柴油机NOx排放增加。我们将电动增压与高压EGR结合,构建电动增压器结合高压EGR的连接回路,通过电动增压器同时将新鲜空气和废气进行增压后进入气缸。研究表明,柴油机低转速满负荷和中低负荷(30%)时,EGR率分别达到25%和15%时,柴油机NOx排放降低到原机以下的同时Soot排放并未超过原机;柴油机在低转速30%负荷时,采用电动增压+高EGR率(50%,55%,60%),气缸内燃烧温度降低至1 210K,实现了低温燃烧,NOx和Soot排放同时降低。     

大小涡轮三阶段相继增压系统性能试验研究

对某型柴油机采用两台不同尺寸涡轮增压器的三阶段相继增压系统的性能进行了试验研究。对柴油机只采用小增压器、只采用大增压器和同时采用大小2台增压器并联3种不同增压方式进行了全工况试验,并通过对试验结果的比较和分析提出了大小涡轮三阶段相继增压系统方案,确定了以燃油经济性最优为原则的切换边界。之后,对大小涡轮三阶段相继增压方案进行了试验,试验结果表明其性能比原机有较大的改善,尤其是在低速大负荷工况,燃油消耗率最高降低约7.1%,碳烟排放最高降低达70.2%,涡前排温最高降低近12.6%。