不同大气压力下掺烧10%体积含量生物柴油对共轨柴油机燃烧和排放的影响

对高压共轨柴油机在不同大气压力下掺烧10%体积含量生物柴油(B10)和石化柴油的燃烧和排放特性进行了试验研究。试验结果表明:外特性工况下,与原机相比,3 200r/min和1 200r/min时B10的最高燃烧压力、峰值压升率略低,峰值放热率略高;2 200r/min时B10的最高燃烧压力、峰值压升率和放热率均略高;HC和CO排放均降低;大气压力81kPa时B10的NOx排放降低1.2%～10.0%,碳烟减少4.8%～20.4%,大气压力100kPa时NOx排放增加1.0%～4.3%,碳烟减少6.2%～16.8%。等功率工况下,与原机相比,B10的最高燃烧压力、峰值压升率和放热率略高,碳烟和NOx排放有不同程度的降低。外特性工况下,与大气压力81kPa时相比,100kPa下原机和B10的最高燃烧压力、峰值压升率和放热率均略高;NOx排放增加12.0%～369.2%,碳烟减少23.2%～34.6%。等功率工况下,与大气压力81kPa时相比,100kPa下原机和B10的最高燃烧压力、峰值压升率和放热率均略高,NOx排放增加14.5%～330.7%,低转速的增加幅度较大,碳烟减少4.6%～74.4%,HC和CO排放均增加。关键词:内燃机;高压共轨柴油机;生物柴油;燃烧;不同大气压力;

VNT与EGR耦合对不同气压下燃用含氧燃料柴油机性能的影响

将废气再循环(exhaust gas recirculation,EGR)、可变喷嘴涡轮增压器(variable nozzle turbocharger,VNT)与含氧燃料掺烧技术结合,可拓宽EGR的适用工况,提高空燃比,既有助于解决氮氧化物(nitrogen oxides,NOx)与微粒(particulate matter,PM)排放的矛盾,也有利于减小海拔上升导致的柴油机性能恶化的程度。选择EGR与VNT耦合的高压共轨柴油机作为研究机型,将生物柴油和生物乙醇按一定比例与柴油混合成生物乙醇柴油(biodiesel-ethanol-diesel,BED)燃料,利用大气模拟系统,在100和80 k Pa的环境下,试验研究VNT与EGR对含氧燃料柴油机动力性、经济性、排放特性的影响规律。结果表明:含氧燃料柴油机的动力性和经济性随着VNT开度和EGR率的增大以及大气压力的降低而变差,在大气压力为80 k Pa、转速为2 200 r/min工况下,VNT开度从22%增大到28%扭矩平均降低3.8 N·m,比油耗平均增加4.2 g/(k W·h),EGR率每增大5%扭矩平均降低0.8 N·m,比油耗平均增加1.5 g/(k W·h),大气压力从100降低至80 k Pa时扭矩平均降低3.4 N·m,比油耗平均增加4.9 g/(k W·h);VNT开度从22%增大到28%时NOx平均减小15%,EGR率每增大5%时NOx排放平均降低12%,大气压力从80增大到100 k Pa时NOx排放平均增加11%;VNT开度从22%增大到28%烟度的平均增幅为175.3%,EGR率每增大5%烟度的平均增幅为331.9%,大气压力从100降低至80 k Pa时烟度的平均增幅为96.6%。

不同大气压下VNT与EGR对柴油机性能及排放的影响

为了研究不同大气压力下可变喷嘴涡轮增压技术(Variable Nozzle Turbine,VNT)和排气再循环技术(Exhaust Gas Recirculation,EGR)对柴油机性能及排放的影响,选择带有EGR与VNT的高压共轨柴油机,应用大气模拟装置,在80、90和100 kPa下进行试验研究.试验结果表明:1800 r/min、73%负荷工况下,在不同大气压下,过量空气系数随着VNT喷嘴环开度的增加而上升,升高幅度随EGR阀开度的增加而增大;过量空气系数随着EGR阀开度的增加而减小.EGR率和比油耗随VNT喷嘴环开度的增加而下降,前者降低幅度随大气压力的增加而上升,后者降幅随大气压力的降低而升高;EGR率随EGR阀开度的增加而上升.随VNT喷嘴环开度的增加,NOx排放升高,升高幅度随EGR阀开度的增加而增大,升高幅度基本随大气压力的升高而下降.CO排放与烟度均随VNT喷嘴环开度的增加而降低,降低幅度随EGR阀开度的增加而升高,随大气压力的升高而降低.随EGR阀开度的增加,NOx排放降低,CO排放与烟度升高.

高压共轨柴油机不同海拔(大气压力)适应性试验研究

利用柴油机高海拔（低气压）模拟试验系统,开展了高压共轨柴油机不同海拔（大气压力）适应性试验研究,分析了不同海拔对柴油机动力性、经济性以及热平衡性能的影响,为进一步改善柴油机高海拔适应性提供了理论依据。结果表明：柴油机低转速区动力性和经济性随海拔升高的恶化程度比高转速区大,海拔5500 m与0 m相比,低转速区（1000-1300 r/min）时,功率和转矩平均下降了67.4%,燃油消耗率平均增加了50.7%;而高转速区（1800-2100 r/min）时,功率和转矩平均下降了31.8%,燃油消耗率平均增加了8.4%;随着海拔的升高,转矩适应性系数基本不变,但转速适应性系数下降明显;柴油机经济运行区转速范围随海拔升高逐渐变窄且向高转速区偏移,从0 m对应的1200-1900r/min偏移至5500 m对应的1500-2000 r/min;与0 m相比,海拔5500 m时有效功率、冷却液散热量、排气散热量占总热量百分比分别下降了17%、2%和14%,余项损失占比增加了31%。

不同海拔下国六柴油机性能试验研究

基于高原环境模拟试验台架,研究了不同海拔下国六柴油机全负荷和40%负荷工况下的动力性、经济性及排放特性,同时探讨了4 000 m海拔下发动机持续运行在低转速大负荷工况柴油机颗粒物捕集器(DPF)堵塞的可能性。结果表明:全负荷和40%负荷工况下随着海拔的上升,发动机的进气流量、空燃比、有效热效率,排气氧浓度、排气压力呈非线性减小,有效燃油消耗率、排气温度、NO排放呈不同幅度增加;动力性、经济性下降明显,排放性能恶化;全负荷工况对海拔的变化更加敏感,特别是低转速和高转速的性能降幅较大;国六柴油机在4 000 m海拔下持续运行在低转速大负荷工况,DPF内大量颗粒物沉积但再生困难,较短时间内被堵塞。