EGR与进气富氧对直喷柴油机NO和碳烟排放的影响

使用增压中冷直喷柴油机,采用进气富氧与高比率EGR相结合的技术,实现富氧燃烧条件下的低NO-碳烟排放.单独使用富氧燃烧,NO的排放将随氧体积分数的上升而增加.单独使用高EGR,碳烟(Smoke)的排放会随EGR率的增加而增加.将富氧进气与高比率EGR的结合,可以通过富氧的强氧化性降低Smoke排放,通过大比率EGR来控制燃烧温度,抑制NO的过度增长.试验结果表明:1,600,r/min(经济转速)下,EGR率为35%～45%,进气氧体积分数为21%～23%;2,200,r/min(最高转矩)下,EGR率为20%～50%,进气氧体积分数为22%～24%;在上述范围内的EGR与O2搭配,可以实现低于原机的NO-Smoke排放.综合考察发动机在各种掺比下的功率、油耗,探索出适合发动机各个工况的富氧及EGR组合区域,在该区域内发动机的功率、油耗和排放水平都能得到兼顾.

轻型直喷柴油机燃用二甲醚性能和燃烧特性研究

研究了柱塞直径、喷嘴形式、供油提前角、喷嘴伸入汽缸长度、喷油压力、进气涡流比等燃烧系统主要参数对发动机性能的影响，测录了示功图和喷油器针阀升程以及污染物排放，计算了发动机的燃烧特性，并与发动机燃用柴油时进行了对比．发动机性能研究表明：与柴油相比，二甲醚能够提高发动机的热效率，降低ＮＯｘ 排放，实现无烟燃烧．燃烧特性分析结果表明：二甲醚的喷油延迟角大于柴油的喷油延迟角；二甲醚的滞燃期比柴油短，预混燃烧量少，扩散燃烧速度比柴油快．

高速4气门直喷柴油机可变进气涡流的研究

根据在压缩末期喷雾油束末端的撞壁速度与涡流速度的相对关系 ,建立了喷雾油束、燃烧室形状和涡流强度关系的数学模型 ,计算了某 4气门直喷柴油机随转速变化所要求的最佳涡流比 ;设计了带涡流控制阀的双进气道 ,在稳流气道试验台上对这些气道的涡流比和流量系数随气道入口面积变化的影响进行了试验 ,结果发现 ,在 4气门直喷柴油机中 。

增压直喷柴油机EGR系统开发及试验分析

研究了增压直喷柴油机采用废气再循环(EGR)技术及其应用,设计了一套电控系统以降低NOx的排放.通过发动机负荷特性试验的对比分析,证实了所设计的EGR系统的实际控制效果.

含氧添加剂碳酸二甲酯降低轻型直喷柴油机碳烟的研究

为了研究含氧燃料对发动机性能和排放的影响 ,在一台Ford76PSNA轻型直喷柴油机上 ,以发动机台架试验的方法 ,研究了碳酸二甲酯 (DMC)作为含氧燃料添加剂时对烟度和发动机性能的影响 .结果表明 ,在发动机燃油和燃烧系统不变的条件下 ,随着DMC在柴油中添加比例的增加 ,排气烟度逐步下降 ,热效率提高 ,但发动机功率略有下降 .当DMC的质量分数为 10 %～ 15%时 ,烟度下降 4 0 %～ 50 % ,热效率从 35%提高到 38% ,功率仅下降 5% .

增压直喷柴油机EGR控制系统设计

介绍了自行设计的增压直喷柴油机EGR率控制装置 ,试验研究了不同EGR率对发动机各工况性能和排放的影响规律 ,为满足欧Ⅱ标准确定了各个工况的最佳EGR率。以此为基础 ,设计了EGR电控系统 ,并用于柴油机的实际控制。试验结果表明 ,使用设计的EGR电控系统后 ,大大降低了该柴油机的氮氧化物排放 ,使 1

车用直喷柴油机瞬态工况控制及微粒排放测量

研制了一种在发动机台架上进行柴油机瞬态工况控制及排气微粒测量的测试系统 .该系统主要由普通电涡流测功机、简单电控系统、A/D采集板和微粒稀释取样袋等组成 .此系统可实现柴油机一些基本瞬态工况的控制。

小型直喷柴油机喷雾油线在燃烧室内分布的研究

利用AutoCAD和Pro/E软件,二次开发出了一套分析直喷柴油机喷油油束在燃烧室匹配的三维可视化分析软件,依据充分利用燃烧室的有效空间、保证油气均匀混合的原则,给出了等空燃比喷雾油线在燃烧室内的分布方法,提出了匹配理论:直喷柴油机的喷雾油线应对称布置于燃烧室中心与油嘴中心的连线上;活塞位于上止点时油线形成的锥面应轴向等分燃烧室的有效容积;相邻油线在活塞顶燃烧室的投影面积值与各喷油孔和喷油嘴轴线形成的夹角不等造成的各喷孔油量差值相一致。

高压喷射的高速直喷柴油机混合气形成及燃烧过程

为了有效组织燃烧室内气流特性,改进了车用缩口直喷高速柴油机燃烧室结构,并在此基础上基于CFD商用软件FIRE对匹配不同轨压的喷雾特性时燃烧室内气液混合流的速度场、浓度场和温度场的动态分布特性进行了仿真计算分析。研究了高速直喷柴油机的混合气形成规律,并通过试验研究了这种混合气形成特性对燃烧过程及排放特性的影响。结果表明:通过对缩口直喷燃烧室内气流特性和轨压的优化匹配,可以有效地控制燃烧过程的滞燃期、预混合燃烧比例和扩散燃烧过程,从而控制高温燃烧持续期,在保证经济性的前提下,可以有效地降低NOx和烟度排放。

4气门直喷柴油机进气道组合和位置对进气涡流的影响

在稳流气道试验台上 ,对 4气门直喷柴油机采用螺旋进气道和切向进气道的不同组合和不同相互位置时 ,气道的流动特性进行了试验研究。为了分析相邻气道的进气气流在缸内干涉的程度及其对缸内涡流运动的影响 ,提出了流量系数损失率和角动量矩损失率的概念。研究结果表明 :柴油机采用切向气道在后的气道组合时 ,涡流比的变化受切向气道位置影响很大 ,相邻气道的进气气流干涉严重 ;采用螺旋气道在后的气道组合时 ,涡流比的变化受后面螺旋气道方位的影响较小 ,相邻气道的进气气流干涉较小。

车用直喷柴油机加速工况下进气、供油及微粒排放的动态响应

采用自行设计的瞬态工况控制及测量系统 ,研究车用柴油机恒转矩递增转速工况下进气、供油及微粒排放的动态响应 .结果表明 ,对于恒转矩递增转速瞬态工况过程 ,存在进气响应滞后和燃油流量超调的现象 .随着转速增加率的提高 。

高速直喷柴油机机械损失的预测

采用倒拖法对SOFIM8140高速直喷柴油机的机械损失功率进行了试验研究。研究结果表明:磨擦损失功率约占整机机械损失功率的60％。同时,对该型柴油机的机械损失功率进行了预测,提出了该型柴油机机械损失功率的经验公式,为柴油机的进一步强化提供依据。

高压喷射对直喷柴油机喷雾及燃烧特性影响规律的仿真研究

建立了2.0L型高压共轨直喷柴油机燃烧系统的仿真计算模型,以其试验结果为基础,仿真分析喷射压力的提高对雾化质量及混合气形成和燃烧过程的影响规律。研究结果表明:喷射压力低于140MPa时,提高喷射压力可以改善雾化质量,促进扩散燃烧过程;当喷射压力超过140MPa以后,高压喷射对喷雾质量基本无影响,但这种超高压喷射可有效缩短喷射持续时间,同时促进混合气的快速形成,有效控制缸内混合气浓度梯度的瞬态分布特性,从而提高扩散燃烧速度,有利于提高热效率,降低CO和碳烟排放。但提高喷射压力同时造成缸内平均燃烧温度升高,使NO排放相对缸内平均温度按自然对数规律增加。

单缸直喷柴油机涡流室燃烧系统外部增压的实验研究

为满足非道路用柴油机的排放法规,从改善柴油机缸内混合气形成质量出发,提出了直喷式柴油机涡流室燃烧系统;设计了柴油机外部增压系统,进行了新型燃烧系统在外部增压下性能的实验研究。结果表明,外部增压能降低柴油机的油耗和排放;增压压力为0.15MPa时,柴油机油耗率最低。增压压力为0.18MPa时,使用4×0.36×140°喷油嘴在供油提前角为8°CA、90%负荷下,NOx排放量仅为常压下的25%。

车用直喷柴油机递增负荷工况下的微粒排放特性

采用自行设计的柴油机微粒袋式取样系统对车用柴油机恒转速、增转矩工况下的微粒排放进行了研究。试验结果表明:在恒转速增转矩瞬态工况下,随着转矩增加率的增大,微粒及其不可溶成分和可溶性有机成分排放量均增加;高转速时转矩增加率对微粒排放的影响稍大。不可溶成分的增加是微粒排放量增大的主要原因,但转速较低时可溶性有机成分的增加也不容忽视。冷却介质温度较低时微粒排放量增大。

高速直喷柴油机燃烧系统参数对燃烧性能影响的权重分析

为深入探究高速柴油机燃烧系统参数对燃烧性能的作用机制,采用多维数值模拟方法,研究了高速直喷(HSDI)柴油机喷油系统参数与燃烧室结构参数对燃烧过程的影响规律,并结合缸内燃油蒸气空间分布和油气混合等特性对燃烧系统参数的影响规律进行了分析。为了定量描述油气混合特性,引入了湍流混合速率和混合气浓度方差的概念。另外,采用正交方法开展了喷油系统和燃烧室结构参数对指示功率影响的权重分析。结果表明:对于研究的燃烧系统,柴油机指示功率随燃烧室径深比的增加先增后减,径深比6.4时功率最大,且此时油气混合最均匀。针对不同径深比燃烧室,喷油系统参数对功率的影响权重不同。随着燃烧室径深比增大,喷油压力的影响权重减小。油束夹角的影响权重增大,喷孔数、孔径的影响权重减小。喷油定时的影响权重先减小后增大。

高速直喷柴油机燃烧室形状与喷孔结构匹配规律的三维仿真研究

对某高速直喷柴油机的燃烧过程进行了多维仿真计算,研究了燃烧室形状和喷孔结构参数之间的匹配规律。通过变参数研究确定了燃烧室形状和喷孔结构参数之间的匹配规律。为了定量描述燃烧过程中燃油雾化、液体蒸发、油气混合的特性,建立了缸内平均湍流混合速率、燃油蒸气质量分数方差的中间特征参数,同时详细分析了不同当量比油气混合气在燃烧过程中的贡献率。从燃烧的宏观和微观角度综合分析了柴油机燃烧室形状与喷孔结构间的耦合作用机制。结果表明,对于所研究的机型,0.64口径比燃烧室匹配10孔喷油器的方案最优:预混过程好,燃烧速度快,后期扩散燃烧阶段过稀和过浓混合气参与燃烧的比例较小且预混与扩散燃烧放热情况差别小,放热情况更均匀。

小型直喷柴油机循环变动工况分析

研究采用低旋流进气、浅ω型燃烧系统的 S1 95型直喷柴油机的循环变动 ,用最大爆发压力 pz 及所在时刻φA、最大压力升高率 dpz/ dφ及其出现时刻φB、平均指示压力 pi 等指标进行评价。通过分析怠速工况、最大扭矩工况、标定工况的循环变动情况 ,表明由于主要采用空间混合燃烧的方式 ,无论是在最大扭矩工况还是标定工况 ,燃烧都比较粗暴 ,pz 变动适中而 dpz/ dφ变动较大 ,机械负荷较大。同时 ,φA 和φB集中而适时 ,燃烧比较完善 ,pi的变动率较小而稳定 ,动力性较好。怠速时的循环变动率比较大。

喷射方式对2.0L直喷柴油机起动首循环燃烧过程的影响

基于2.0TC型高压共轨直喷增压柴油机,定义燃烧效率作为起动工况燃烧过程的评价指标,试验研究了不同喷射方式对起动首循环燃烧过程及起动过程瞬态燃烧过程的影响。研究结果表明:采用三次喷射方式时,起动首循环燃烧效率明显优于单次喷射或两次喷射方式,且三次喷射方式中两次预喷量的不同分配,对起动首循环的燃烧效率影响很大;混合气的着火特性好未必有利于改善首循环燃烧效率,滞燃期是控制首循环燃烧效率的关键;对于三次喷射方式,首循环燃烧效率的好坏不能决定起动过渡工况的平均燃烧效率,所以对起动首循环和起动过程的喷射方式有必要分别进行控制。

超高压喷射对直喷柴油机混合气形成、燃烧及排放特性的影响

为了分析高压喷射对混合气的形成和燃烧排放特性的影响,在自行开发燃烧系统的2.0LCR直喷柴油机上,仿真分析了喷射压力对喷雾特性以及浓度场等微观物理场的影响,并引入表征两相流中液滴破碎作用强度的无量纲的Jet数,分析了在喷射方向不同空间位置上喷射压力对Jet数及其变化规律的影响;在此基础上通过试验和仿真相结合,预测分析了高压喷射对发动机性能的影响。结果表明:当提高喷射压力时,Jet数会增加,Jet数的变化范围会增大,还可改善喷雾质量,促进混合气的形成,缩短燃烧持续期,而且有利于减小燃烧室壁面形成的油膜厚度及其滞留时间,从而降低HC排放。但超高压喷射时会导致缸内平均燃烧温度过高,不仅NO排放增加,而且会造成CO_2高温分解使CO排放增加。