柴油机低温燃烧闭环控制及切换过程

借助于燃烧闭环控制系统,研究了传统燃烧到低温燃烧的切换过程.试验结果表明:基于循环的燃烧闭环控制系统能够跟踪累计放热50%对应的曲轴转角的阶跃输入,并且能很好地抑制转速、负荷、油轨压力和废气再循环(EGR)等系统干扰.在传统燃烧到低温燃烧的切换过程中,通过燃烧闭环控制系统实时地调节喷油提前角,可以使燃烧相位保持在参考值附近,从而保证了切换过程的燃烧稳定性.

均质压燃燃烧闭环控制系统的开发和试验研究

以缸内喷射CO2为控制手段,实现了对柴油均质压燃(HCCI)燃烧的闭环控制。开发了基于循环的燃烧相位闭环控制系统,试验研究了系统的开环和闭环性能。基于循环的燃烧闭环控制系统包括气缸压力采集、燃烧特征参数计算和控制参数更新等模块。经过对最高燃烧压力对应的曲轴转角(φpmax)、最大压力升高率对应的曲轴转角(φλmax)和燃烧分数为50%时对应的曲轴转角(CA50)等参数的比较,决定选择CA50作为反馈参数。试验结果表明:用CO2喷射作为执行器能实现燃烧相位的快速控制。系统能很好地跟踪CA50阶跃输入,并且在转速和负荷干扰存在的情况下实现对CA50的控制。

缸内喷射CO_2对柴油机均质压燃影响的初步研究

采用气体喷射系统向气缸内喷射CO2,研究了CO2喷射始点和循环喷射量对均质压燃(HCCI)柴油机燃烧特性和排放特性的影响。试验结果表明:CO2缸内喷射可以有效控制燃烧始点和降低NOx排放。随着CO2喷射始点提前和循环喷射量增大,爆发压力和缸内温度降低,低温和高温放热始点推迟,压力升高率降低;NOx排放降低,碳烟、HC和CO排放升高。另外,燃烧相位的改善,减小了压缩负功,使指示热效率也比未喷射CO2时增大。

CO_2进气道和缸内喷射对柴油准HCCI燃烧的影响

通过开发的气体喷射系统,研究并对比了进气道和缸内喷射CO2对准均质压燃燃烧排放的影响.准HCC I燃烧由两段喷油实现.结果表明:随着缸内和进气道CO2循环喷射量的增大,缸内最高平均温度降低,燃烧相位推迟,最大压力升高率变化不大;NOx排放减小,HC和CO排放增大.等CO2喷射量下,NOx随着缸内CO2喷射始点的提前而减小;缸内喷射的HC和CO排放较进气道喷射的大.随着CO2循环喷射量的增大,进气道喷射的烟度开始变化不大,然后急剧上升;而缸内喷射的烟度变化不大.

CO_2缸内喷射对直喷柴油机燃烧排放特性的影响

在一台单缸直喷柴油机上用CO2喷射来模拟EGR,研究了CO2缸内喷射始点和喷射量对直喷柴油机燃烧和排放的影响。结果表明:CO2喷射始点提前时,燃烧始点推迟,NOx排放降低。与外部EGR类似,增大缸内CO2喷射量,也可明显降低NOx排放;但是碳烟排放先增大后减小。

CO_2缸内喷射对柴油准HCCI燃烧排放特性的影响

用开发的气体喷射系统,研究了缸内喷射CO_2对两段喷油实现的准均质压燃(HCCI)燃烧排放的影响。结果表明:通过调节CO_2的喷射始点和喷射量,可以有效控制NO_x排放。随着缸内CO_2喷射始点的提前,燃烧相位推迟,NO_x排放降低。在缸内喷射始点为-150°CA ATDC时,随着CO_2循环喷射量的增大,缸内最高平均温度降低,燃烧相位推迟,最大压力升高率和指示热效率变化不大,而由于滞燃期的增大,放热率峰值反而比原机略高;NO_x排放减小,HC和CO排放增大,烟度变化比较小。

基于热平衡试验和倒拖试验的柴油机有效能传递与节能潜力研究

为定量研究柴油机系统各部分能量可利用的潜力，针对某柴油机进行了热平衡试验和倒拖试验研究，分析了柴油机系统能量传递和有效能损失的本质。由以热力学第一定律为基础的热平衡分析得出，除了摩擦、驱动附件和余项损失外，还含有约90％的燃料燃烧能量存在对外做功的可能；由以热力学第二定律为基础的炯平衡分析得出，可对外做功的堋量约占燃料总堋量的58％，其中燃烧过程不可逆产生的燃烧堋损失占燃料总炯量的22％～23％。冷却水和排气的热量相当，但能量的品质相差很大，由此分析了各个系统不同能量分配领域的节能潜力并有针对性地提出了改进方向。

某大功率柴油机机械损失试验研究

为了获得某大功率柴油机的机械损失随机油温度和转速的变化规律以及各系统的机械损失组成比例,采用倒拖法进行了机械损失试验研究。试验表明,同一转速下,机油温度每升高10℃,平均机械损失压力减小约0.01 MPa;将倒拖法测得的机械损失通过Chen-Flynn模型进行修正,和油耗线法测得的平均机械损失压力相比,倒拖法更为准确;获得了各系统的机械损失分配比例,其中活塞连杆组的机械损失所占比例最大,活塞平均速度为11.7m/s时所占机械损失比例达65.5%。

气体发动机技术的发展

介绍了气体发动机的发展过程和研究现状,以及所应用的Miller循环技术、EGR技术、混合气形成供给技术。着重介绍了气体机发展过程中出现的各种点火技术,并就这些点火技术对发动机排放和热效率的影响作了对比分析。分析表明:在目前点火技术下,气体发动机稀燃程度已经达到λ=2.0左右,热效率也提高到45%以上。气体发动机和传统燃料发动机相比:效率相当,排放低,因此,气体发动机有着不可限量的发展潜力。

柴油机内部EGR的数值模拟分析

应用大型通用CFD软件STAR-CD及网格生成软件ES-ICE,对带有内部EGR的柴油机进气及压缩过程缸内三维瞬态流场进行数值模拟研究,并分析其组分浓度及温度的分布情况,通过研究掌握内部EGR对缸内温度、浓度场的影响,为进一步研究内部EGR对缸内燃烧的影响奠定基础。

山羊CREBZF蛋白两种亚型过表达载体的构建及其对子宫内膜上皮细胞凋亡的影响

旨在构建编码山羊CREBZF蛋白2种亚型(长亚型SMILE和短亚型Zhangfei)基因的过表达载体,并初步探究CREBZF对山羊子宫内膜上皮细胞(gEECs)凋亡的影响。本研究针对编码山羊CREBZF不同亚型的基因CDS区分别设计引物,分段进行PCR扩增;运用无缝克隆技术将所获得各目的基因片段与线性化pcDNA3.1(+)载体连接,构建pcDNA3.1(+)-SMILE和pcDNA3.1(+)-Zhangfei重组过表达载体,通过双酶切和测序进行鉴定;转染过表达载体至gEECs,提取总RNA和蛋白,通过qRT-PCR和Western blot验证过表达效率;应用流式细胞术检测过表达SMILE和Zhangfei对gEECs凋亡率的影响。PCR、双酶切显示各目的条带大小正确;测序显示目的片段与NCBI基因库中山羊CREBZF的预测序列一致性为100%;转染过表达载体后,gEECs中SMILE与Zhangfei在转录和翻译水平的表达量均显著增加,并发现SMILE可能在翻译后自身被修饰;空载体组细胞凋亡率为8.45%;转染pcDNA3.1(+)-SMILE组凋亡率显著上升至12.41%(P<0.01);转染pcDNA3.1(+)-Zhangfei组凋亡率上升至9.83%,但相较于空载体组统计学差异不显著;结果提示,CREBZF可能调控gEECs的凋亡进程。本研究将目的基因分段克隆与无缝克隆技术联用,构建了上述2种过表达载体,为进一步探究CREBZF在反刍动物子宫内膜上皮细胞周期性变化中的作用奠定基础。

EGR率和进气温度耦合作用下的低温燃烧试验研究

基于冷热废气再循环(exhaust gas recirculation,EGR)双回路系统,通过进气温度与EGR率解耦控制,研究了EGR率和进气温度对柴油低温燃烧和排放的影响,并在低温燃烧负荷上限探索EGR率和进气温度耦合作用规律。研究结果表明,负荷上限时,进气温度升高对进气充量的稀释作用占主导地位,进气温度升高对燃烧起抑制作用。EGR率和进气温度的耦合作用在负荷上限时体现在:低EGR率、高进气温度时,燃烧始点提前、燃烧持续期增大;高EGR率、低进气温度时,指示功增加,平均有效压力增大。EGR率升高,NO_x排放量降低,进气温度升高,HC,CO排放量升高。

柴油机停缸的分析和试验评估

为了了解停缸对改善燃油经济性和排放的潜力,在1台6缸柴油机上进行停缸分析和试验评估。目前,对点燃式发动机的停缸收益已经有很多研究,但在柴油机应用方面的研究几乎没有。在低负荷、稳态工况下评估了分析机型,包括停缸的修正基准模型,通过优化废气再循环(EGR)和可变几何截面增压器(VGT)达到了与原机相当的排放水平。结果表明在低负荷和部分负荷运行点,比油耗(BSFC)降低,排气温度升高。通过停止一半的喷油器和气门机构实现停缸。低发动机泵气功和气缸壁传热改善了燃油消耗。低空气流速、高的缸内燃烧温度和低的总散热导致排气温度升高。该分析包括排气焓和排气温度之间的折中。在不损害发动机排放的前提下,在所研究的10%~30%范围内的运行点的稳态BSFC改善。GT Power模型分析展示了足够益处,证明有必要进行发动机试验评估。试验结果与分析结果有可比性。其收益类似于目前采用停缸技术的量产汽油机。试验结果和分析结果提供了充足数据,以辅助确立某些用途柴油机停缸的潜在收益。