基于性能优化的小缸径二冲程低速船用柴油机喷油方式研究

针对小缸径二冲程高压共轨低速船用柴油机,在常用工况75%负荷下,通过台架性能试验和仿真计算研究了燃油标准喷射、预喷射和后喷射等喷射方式对整机燃油消耗和氮氧化物(NO_x)排放的影响。研究结果表明:相对于标准喷油方式,预喷加主喷的燃油喷射方式大幅提高了最高燃烧压力,最高燃烧压力增幅达9.3%,既降低了NO_x排放同时又获得良好的燃油经济性,NO_x排放降低了3.8%,燃油消耗率降低了0.4%。在性能试验的基础上建立仿真计算模型,通过模拟计算研究不同预喷开始角度对整机性能的影响,获得最佳的预喷开始角。     

柴油机低温火焰预混合燃烧的试验研究

柴油机实现低温火焰预混合燃烧,可降低最高燃烧压力,抑制火焰传播速度,有效地减少NOx的排放.本文通过在1135型柴油机中采用适当减少压缩比、提高喷油速率、相应推迟喷油定时、用少量燃油预喷射及乳化柴油等技术,进行了降低气缸平均燃烧温度的比较试验,获得了NOx和碳烟排放明显降低和燃油耗率得到改善的效果.     

EGR对柴油机超多喷孔预混合燃烧影响的研究(下)

为了在柴油机上实现预混合燃烧同时降低NOx和烟度(soot)排放,本研究采用大量废气再循环(EGR)在一台车用六缸柴油机上进行试验研究.大量EGR可以降低NOx排放,但会引起soot排放的增加,为了消除这一不利后果,采用具有大流通面积的超多喷孔油嘴,并结合使用电控高压共轨燃油喷射系统实现高压喷射,缩短喷射持续期从而实现预混合燃烧,降低soot排放.对EGR如何影响柴油机超多喷孔预混合燃烧性能进行了试验研究,选定4个试验工况,通过改变EGR率来测试柴油机性能.结果显示在高EGR率,并结合超多喷孔油嘴,以及合适的喷射压力、喷油始点下.有利于柴油机实现预混合燃烧,达到同时降低NOx和soot排放的目的.     

EGR对柴油机超多喷孔预混合燃烧影响的研究(上)

为了在柴油机上实现预混合燃烧同时降低NOx和烟度(soot)排放,本研究采用大量废气再循环(EGR)在一台车用六缸柴油机上进行试验研究.大量EGR可以降低NOx排放,但会引起soot排放的增加,为了消除这一不利后果,采用具有大流通面积的超多喷孔油嘴,并结合使用电控高压共轨燃油喷射系统实现高压喷射,缩短喷射持续期从而实现预混合燃烧,降低soot排放.对EGR如何影响柴油机超多喷孔预混合燃烧性能进行了试验研究,选定4个试验工况,通过改变EGR率来测试柴油机性能.结果显示在高EGR率,并结合超多喷孔油嘴,以及合适的喷射压力、喷油始点下,有利于柴油机实现预混合燃烧,达到同时降低NOx和soot排放的目的.     

预喷射技术对柴油机噪声影响的试验研究

研究了预喷射技术在改善排放性能的同时,对高压共轨电控柴油机噪声的影响.通过试验,以燃油消耗率、噪声和NOx为主要指标,分析研究了不同工况下,轨压、主喷定时、预喷定时和预喷量等的变化对柴油机性能所产生的影响,优化了柴油机的排放性能.分析结果表明,预喷射可以有效改善柴油机的燃烧过程,降低缸内最高压升率和缸内最高燃烧温度,从而优化噪声和NOx的排放,效果在低负荷下尤其明显.     

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。     

预喷射对柴油机燃烧噪声的影响

讨论了燃烧噪声的产生机理,分析了直喷式柴油机采用不同的预喷射策略,气体最高燃烧压力、最大压力升高率及气体高频压力振荡对燃烧噪声的影响.结果发现,预喷射量和预喷射定时在不同的转速和负荷工况下对燃烧噪声有不同的影响,燃烧噪声的优化需要考虑预喷射参数的共同作用;预喷射是降低燃烧噪声的有效措施,尤其对于中低负荷的工况.     

“窄油束锥角直接喷射”技术

均质充量压缩点火（HCCI）和高预混合燃烧（HPC）可以大大降低NOx和颗粒物的排放，但是这两种燃烧方式在全负荷工况时的HC和CO排放量太高。为了能满足2008～2010年生效的柴油机欧Ⅴ排放标准，IFP公司和Valeo公司共同合作开发出了“窄油束锥角直接喷射NADI”（“Narrow Allgle Direct Injection”）的燃烧方式，此燃烧方式采用了油束锥角非常小的直接喷射和创新的进气系统模块，显著降低了NOx排放，而且并没有因此使燃油耗增加。     

船用低速二冲程柴油机燃油喷射系统发展概述

针对日趋严格的排放法规,指出:电控燃油喷射技术是实现船用大功率柴油机缸内清洁、高效燃烧的关键技术。介绍了船用低速二冲程柴油机电控燃油喷射系统的发展现状,就目前应用在大功率低速柴油机上的主要电喷系统,增压式电控燃油喷射系统和共轨式电控燃油喷射系统做了详细的介绍和分析。     

喷油定时对柴油机超多喷孔预混合燃烧影响研究

柴油机低温预混合燃烧能够同时大幅度降低NOx和碳烟(soot)排放,本研究采用大量废气再循环(EGR)实现低温燃烧来降低NOx排放,采用超多喷孔喷油嘴并结合高压喷射来缩短喷油持续期,实现预混合燃烧从而降低soot排放,主要对喷油定时如何影响柴油机超多喷孔预混合燃烧性能进行了试验研究,选定4个试验工况,通过改变喷油定时来测试柴油机性能,结果显示随着喷油始点从上止点前向后推迟,各工况的NOx和soot排放都有不同程度的同时下降,有别于传统燃烧方式,但HC,CO,比油耗(BSFC)有所升高。     

供油系统调整对VNT柴油机低速性能影响

基于PW泵的常规供油系统增压补偿器的存在使得可变喷嘴增压器（VNT）对柴油机性能改善不明显。研究了供油系统参数调整对VNT增压柴油机低速全负荷性能的影响。结果表明：使增压补偿器压力室与大气相通以屏蔽增压补偿器并优化VNT开度后，由于供油量减小，低速全负荷排气烟度比装配GT35增压器的基础柴油机下降56．3％～73．5％，但动力性改善不明显；屏蔽增压补偿器、调整油泵供油特性并优化VNT开度后低速全负荷工况烟度下降53．8％～68．1％，同时1000r／min全负荷转矩增加8．2％。可见，基于电控供油系统的柔性供油特性可以更充分地发挥VNT系统潜能。     

高压共轨电控柴油机燃油预喷射控制研究

根据柴油机燃油预喷射的作用机理,研究了高压共轨柴油机实现燃油预喷射的控制策略,并对整机性能进行了试验研究。结果表明,燃油预喷射有效降低了柴油机的NOx排放、噪声、冷态白烟排放,并改善了柴油机冷起动性能。     

预混合燃烧过程的数值模拟研究

对预混合燃烧降低碳烟形成的机理进行了数值模拟,并与仅有主喷射的燃烧过程的数值模拟计算结果进行对比,结果证明采用预混合燃烧确能降低柴油机碳烟形成。     

预喷正时对柴油机燃烧与排放影响的试验研究

通过台架试验,分析对比柴油机各参数随预喷正时的变化,研究多次喷射预喷正时对柴油机燃烧和排放性能的影响。试验表明,预喷正时决定缸内燃烧的放热始点和放热率,影响缸内的燃烧温度、爆发压力、NOx排放和碳烟的生成,预喷正时为20°时,爆发压力最大;预喷正时为35°时,热效率最高,油耗率和烟度最低;预喷正时为45°时,NOx排放最小。综合分析选择预喷正时40°作为折中优化方案,降低发动机油耗和NOx、碳烟排放,同时提高发动机的热效率。     

燃油撞击对柴油机混合气形成及其燃烧过程影响的研究

介绍了具有油束撞击效应的轴针式喷油器在不同柴油机燃烧系统中的应用。试验结果表明,当这种喷油器运用于涡流室式柴油机时,可以起到降低发动机燃油消耗与排气烟度的作用;运用到直喷式燃烧系统时,发动机的运转正常,起动方便,但目前还存在燃油消耗率和排气烟度高的不足。此外,还详细介绍了这种轴针式喷油嘴产生的不同形式的碰撞效果对直喷式发动机性能影响的研究结果。     

生物制气-柴油双燃料发动机NOx计算模型

采用气化炉热解气化各种农林废弃的生物质,产生可燃生物制气,作为双燃料发动机的主要燃料。双燃料发动机由单缸、四冲程、水冷、直喷式柴油机改装,生物制气通入发动机进气管,在进气过程中吸入气缸。在油滴蒸发准维燃烧模型的基础上,结合单区模型和详细化学反应动力学机理,建立生物制气-柴油双燃料发动机的NOx生成模型,计算结果与试验结果吻合较好。供油提前角提前,生物制气-柴油双燃料发动机NOx排放量增加;引燃柴油量减小时,NOx排放量减小。     

Improvement of fuel economy of an indirect injection (IDI) diesel engine with two-stage injection

This paper focuses on the effects of early stage injection and two-stage injection on the combustion characteristics and engine performances of an indirect injection (IDI) diesel engine. In a direct injection (DI) diesel engine, HC emission increases with early stage injection because some of the fuel spray adheres to the cylinder wall and burns in the gap between the piston and the cylinder. On the other hand, since the fuel spray of early stage injection in an IDI diesel engine is injected into an auxiliary combustion chamber such as a swirl chamber, the IDI diesel engine could reduced the HC emission produced from the gap compared with a DI diesel engine. In a two-stage injection IDI diesel engine, NO and smoke emissions are improved when the amount of fuel in the first stage injection is small and the first stage injection timing is advanced over −80° TDC. And 20% improvement in fuel consumption is achieved when the first stage injection timing is advanced over −80° TDC. Conversely, HC and CO emissions of two-stage injection increases compared with that of conventional injection of an IDI diesel engine. However, CO emission can be improved a little when the first stage injection timing is advanced over −100° TDC and the second stage injection timing is retarded over TDC.     

推迟供油提前角对生物柴油发动机燃烧和排放性能的影响

在直喷式增压柴油机上进行了供油提前角对生物柴油发动机动力性、经济性和排放性能影响的研究。试验结果表明:与柴油相比,推迟供油提前角后生物柴油的动力性下降,燃油经济性恶化,NO_x和烟度排放均有不同程度的降低。推迟供油提前角对生物柴油的喷油压力和滞燃期影响不大,但喷油始点和燃烧始点均迟于柴油。与柴油相比,推迟供油提前角后最高气缸压力下降,放热峰值出现时刻提前,指示热效率降低。燃烧始点与NO_x排放的相关性最大,喷油始点和放热峰值出现时刻也与NO_x排放呈弱相关性。     

乳化油在1135柴油机上的应用

乳化油作为一种代用燃料，既可以减少燃料消耗又可以控制排放，作者采用HLB值法筛选和复配乳化剂，在1135柴油机上进行了该乳化柴油的台架试验，结果表明该型乳化油与0＃柴油相比平均节同率不低于10％，主要排放物NOx、碳烟降低40％以上，同时排温和最高燃烧压力降低。还分析了影响乳化油燃烧效果的两个主要因素：含水率和喷油提前角。     

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。