电控放气阀涡轮增压器在柴油机上的试验研究

在一台满足国六b阶段排放标准的柴油机上,开展电控放气阀涡轮增压器对发动机性能、排放影响的试验研究。试验验证表明:发动机匹配电控放气阀涡轮增压器在发动机中高转速工况对油耗有一定改善,在中低负荷工况能降低油耗、提高排气温度。通过电控放气阀开度特性优化并确定最优的控制参数,在WHTC循环SCR催化器平均温度从226℃提升到246℃,冷态WHTC循环NOx排放降低25%,冷热加权NOx排放降低8.6%。

海拔高度对车用柴油发动机性能的影响

基于高原模拟试验台架开展不同海拔高度下柴油发动机的性能排放试验。结果表明:随着海拔高度的增加,进气质量流量减少,空气中氧气含量减少,对高转速和低转速下的最大扭矩输出有较大影响,但在中间转速下其影响较小;随着海拔高度的增加,缸内燃烧效率下降,做功能力下降;随着海拔高度的增加,排气烟度增大,其中在低转速、大负荷下烟度对海拔高度更为敏感;海拔高度为1900m时NO_(x)排放体积分数与平原基本相当,当海拔高度增加到2400m时,NO_(x)排放体积分数显著高于平原下的情况。

重型柴油机匹配双喷SCR系统实现超低排放的研究

以一款满足国六b排放标准的重型柴油机为研究对象,探索匹配双喷铜基SCR系统实现超低排放的潜力。研究表明:匹配双喷SCR系统的柴油机通过排气热管理优化、氨存储和当量喷射策略的协同优化,具有满足欧七排放草案限值的能力。同时发现,尿素喷射会大幅度增加PN排放,对PN_(10)的影响远大于对PN_(23)的影响,其中ufSCR的尿素喷射对PN_(10)排放影响较大,可通过优化SCR混合器降低PN_(10)排放。发动机本体的N_(2)O排放较低,N_(2)O主要在催化器产生,特别是SCR和ASC单元;在不同温度区间NO_(2)的生成机理和速率有较大区别,与尿素喷射量有较大关联性。

氨/柴油燃烧模型构建及低速机性能优化

基于化学反应动力学及三维计算流体动力学(CFD)耦合开展了低压氨/柴油双燃料低速机的燃烧和排放仿真研究.构建了氨/柴油双燃料机理,其滞燃期、层流火焰速度及重要组分浓度的计算结果与试验结果吻合良好;在CONVERGE中建立了低速船机的三维CFD模型,确定了G方程模型中NH3燃料层流火焰速度的经验参数,研究了压缩比和当量比对氨/柴油双燃料低速机性能的影响.结果表明:适当提高压缩比可以改善氨着火燃烧的稳定性,压缩比为14.5可获得较高效率并将最大爆发压力控制在合理范围;氨燃料当量比在0.410附近性能达到最优,当量比更高使着火过于提前、燃烧温度大幅提高,导致热效率下降和NO_(x)排放明显升高,而当量比更低时指示热效率降低.在当量比为0.410、压缩比为14.5时氨/柴油双燃料低速机获得了效率及排放相互折衷下的最优值.

中型柴油机冷起动性能提升试验研究

国六柴油机冷起动性能对后处理DPF保护至关重要,本文分析了柴油机的冷起动性能较差的原因。通过对低温柴油喷射和雾化特性研究,得到了低温下柴油喷射量较常温降30%,贯穿距、油雾投影面积减小2.2mm和1.5mm2的结果,基于此提出轨管和高压油管加热的措施。经冷起动试验对比,验证了方案的有效性和可行性,试验结果表明共轨管加热和高压油管加热在相同的试验条件下比没有加热的方案能显著改善起动性能,减小起动时间,实现更低温度的起动。

满足欧七排放法规PN_(10)要求的重型柴油机优化分析

2022年11月发布的欧洲第七阶段排放法规(以下简称“欧七排放法规”)草案对汽车尾气排放中固体悬浮微粒数量(PN)的检测方法和排放限值都做了修改,这对于满足中国第六阶段排放法规(以下简称“国六排放法规”)的汽车带来了新的挑战。以某款重型柴油机为例,对其进行全流程发动机台架试验,在世界统一瞬态循环(WHTC)工况下,对比国六排放法规与欧七排放法规对于PN限值的差异。通过对比PN排放,明确催化器后不同粒径颗粒物(PM)的来源,并通过改变尿素喷射频率和优化选择性催化还原(SCR)混合器,控制PM的生成,从而降低PN排放,以满足欧七排放法规。

不同增压方式下EGR对高压共轨柴油机燃烧和排放的影响

在一台电控高压共轨柴油机上,采用单级增压、两级增压和可变几何截面增压3种增压方式,进行了高压冷却废气再循环(EGR)的燃烧与排放试验研究.结果表明,柴油机采用可变几何截面增压时,涡前与进气压差较低,泵气损失小,具有良好的燃油经济性;大负荷、等EGR率情况下,单级增压、两级增压和可变几何截面增压的缸内最大爆发压力和主燃烧期的瞬时放热率依次增加,燃烧持续期缩短.随着EGR率的增加,可变几何截面增压器的进气压力增加,导致缸内爆发压力保持较高值,两级增压和可变几何截面增压的烟度和CO排放较单级增压大幅度降低,并能明显改善NOx排放和烟度之间的trade-off关系;中小负荷时,单级增压的HC排放最高,两级增压的缸内最大爆发压力最大,但CO排放最低,可变几何截面增压的燃烧相位较单级增压和两级增压有所推迟,预混燃烧比例增加,烟度下降.

采用VNT/EGR和DOC降低柴油机排放的试验

在一台高压共轨柴油机上进行了采用基于可变喷嘴环涡轮增压器(VNT)的废气再循环(EGR)系统(VNT/EGR)和柴油机氧化催化器(DOC)降低排放的试验研究。结果表明,通过调节VNT开度可以有效实现EGR循环和控制EGR率,显著降低NOx排放,并且在一定EGR率范围内对烟度影响较小。提高喷射压力可以较明显改善NOx和烟度的折衷关系,采用合理的后喷参数能够在不明显影响经济性和NOx排放的前提下显著降低烟度。对燃烧室进行降低压缩比的合理设计也可以明显改善NOx和烟度的折衷关系。在燃烧系统优化的基础上,最终加装DOC的ESC循环排放测试结果满足了国Ⅳ要求,其中PM为0.0191g/(kW·h),NOx为2.88g/(kW·h),HC和CO排放远低于国Ⅳ限值。

生物柴油掺燃乙醇对发动机影响的试验研究

前期的试验研究表明，相对于传统的矿物柴油，生物柴油作为再生能源，含氧量高，可大幅降低烟度的排放，并能在一定程度降低CO排放。为进一步降低排放，在生物柴油中掺燃不同比例乙醇，就最大转矩转速和标定转速工况下进行了负荷特性试验研究，排放检测采用了最新的AVL排气分析仪。结果表明，与纯生物柴油相比，混合燃料（乙醇掺烧率小于30％）的动力性能良好，当量油耗率在较大负荷工况下有所改善；碳烟在整个运转工况范围内均有大幅度的降低，而HC排放则反之；CO和NOx排放受乙醇掺烧率影响，NOx排放量在乙醇掺烧率为10％-20％时明显减少，如继续增大乙醇掺混比例，NOx排放增加；CO排放量在乙醇掺烧率为10％时最佳，大负荷工况下有明显的降低。

两级涡轮增压对轻型柴油机性能影响的试验研究

在某轻型柴油机上设计了两级涡轮增压系统,进行了匹配两级涡轮增压的试验研究。研究结果表明,在较低转速高负荷工况,废气全部流经高压级增压器可以改善经济性,在较低转速低负荷工况,将进气旁通阀和废气旁通阀全开能够减小排气背压和进气节流损失,降低比油耗;在较高转速,进气旁通阀和废气旁通阀全开的经济性更好。经济性优化情况下,两级增压相对原机单级增压可以明显降低低速段和高速段的比油耗,外特性低速段的比油耗最大降幅达到21 g/(kW.h),标定转速也降低了10.5g/(kW.h),发动机的万有特性经济运行区明显变宽。

柴油机三高环境下性能提升技术研究现状与展望

概括了柴油机在三高环境下性能提升技术的国内外研究现状,主要分为高原高寒环境下采取的关键技术和高温环境下采取的关键技术两部分来综述概括。对于柴油机的高原高寒环境适应性的关键技术,研究重点在于增压技术、燃烧优化技术、低温起动技术、富氧燃烧技术等。对于柴油机的高温环境适应性的关键技术,常采用一些增加散热的措施。最后,针对国内外研究现状,对未来发展趋势进行了展望。

直喷柴油机燃用纯生物柴油的试验研究

文章研究了在S195柴油机上进行了燃用生物柴油的负荷特性试验。研究的主要内容包括:一、燃用生物柴油对柴油机性能与排放特性的影响;二、改变柴油机供油提前角和喷油压力,研究发动机性能与排放的变化关系。结论包括:生物柴油能大大降低烟度的排放,并能在一定程度降低CO排放,但生物柴油油耗率和NOx排放较柴油高。由于生物柴油与柴油的理化特性有所不同,通过调整供油提前角和喷油压力的试验,得出了在S195柴油机上燃用生物柴油能获得较好的经济性与排放性的喷油压力和供油提前角。

不同黏度润滑油与冷却水温度对发动机性能影响研究

润滑油对发动机的强化程度、缸内燃烧压力、发动机经济性和排放性能有显著影响。随着排放标准的日益严格和发动机技术的不断发展,柴油机爆发压力不断提高,有必要重新认识润滑油对柴油机经济性和排放性能的影响。在一台满足国六排放标准的重型柴油机上进行了外特性和负荷特性试验,研究了15W-40和5W-30两种黏度等级的润滑油与冷却水温度对发动机性能的影响。结果表明:对于外特性试验,使用小黏度的5W-30润滑油,燃油消耗率比使用大黏度的15W-40润滑油最多高1.76%;使用两种润滑油的最大功率相同,最大转矩、最高爆发压力有微小差异。对于负荷特性试验,发动机在低转速下,使用5W-30润滑油的燃油消耗率比使用15W-40润滑油低,最多低1.14%;在中等转速下,中高负荷时,与使用15W-40润滑油相比,使用5W-30润滑油的燃油消耗率有时略高,有时略低,存在一定的波动性;在高转速下,使用5W-30润滑油的燃油消耗率比使用15W-40润滑油低,最多低0.36%。在全工况范围内,使用15W-40润滑油的THC排放均低于使用5W-30润滑油;中高负荷时,随着转速的升高,使用15W-40润滑油的THC排放比使用5W-30润滑油低更多。总体上,两种润滑油对碳烟排放的影响差异较小。两种润滑油对NO_(x)和CO排放基本没有影响。在低冷却水温度下,使用两种润滑油的节油效果差异很小;随着冷却水温度的升高,使用5W-30润滑油的节油效果更明显。

生物柴油的低温流动性研究

生物柴油是可再生清洁燃料,能够减缓人类对石化柴油的依赖,然而生物柴油凝固点和粘度相对较高,低温流动性较差,冬季低温环境下结晶体易堵塞发动机管道和过滤器,缸内燃油雾化不良,使发动机性能恶化甚至无法正常工作。研究了以乙醇、乙酸乙烯酯和零号柴油为掺混剂对生物柴油低温流动性的影响,结果表明,三种添加剂对生物柴油均具有降凝和降低粘度的效果,而乙醇和柴油对生物柴油低温流动性的改良作用最为明显。

生物柴油应用研究

在一台小型直喷单缸柴油机上进行了黄连木生物柴油和麻风树生物柴油的性能和排放试验,探讨了传统柴油机燃用生物柴油的可行性以及生物燃料对柴油机性能和排放的影响。试验结果表明,采用生物柴油后燃油消耗率略高于0#柴油,但CO,HC,NOx排放均有一定程度的降低,并能有效降低碳烟排放,在大负荷时效果尤为显著。

提升柴油机起动和瞬态动力性试验研究

随着排放法规日趋严格,柴油机起动过程的污染物排放也将纳入监控范围,中小排量的柴油机在低温环境下起动尤为困难,对环境污染程度更大;除此之外小排量发动机瞬态动力性也是其主要性能竞争力之一,本文以某玉柴3L排量的柴油机为研究对象,提出了改善低温冷起动性能的方案,对活塞压缩比、飞轮旋转惯量进行了优化。通过试验进行验证,试验结果表明这些方案可以有效改善冷起动性能,降低排放污染物,通过降低飞轮转动惯量,发动机瞬态动力性提升了10%以上。