基于电控燃油喷射技术的柴油机全气缸取样系统的设计与开发

在CY6102BZLQ直喷柴油机上,开发了一套基于电控技术的全气缸取样系统．介绍了该系统各组成部分的结构和工作原理．系统通过电控技术,在取样过程中实验缸只进行1-2次喷油,取样机构和稀释系统迅速打开燃烧室空间并淬灭化学反应,气门停开机构适时关闭进、排气门．系统可实现模拟EGR、增压中冷、电控高压共轨燃油喷射等先进柴油机技术,是研究现代柴油机燃烧过程及污染物生成、演化历程的重要工具．

碰撞式全气缸取样机构及其初步应用

将自行开发的碰撞式全气缸取样机构应用于一台S1115柴油机有害污染物缸内形成历程的研究。对取样过程的分析结果表明,由于取样阀的质量较大,导致其开启速度较低,取样过程中缸内气体的流出速度较慢,压力半衰期较长;而压力半衰期三次多项式拟合曲线具有较高的相关系数(大于0.97),表明碰撞式取样机构具有很好的取样重复性。对碳烟、CO和NOx的测量结果表明,利用该取样机构进行的全气缸取样试验能够清晰地反映出被测对象的缸内形成与转化历程并与其普遍规律相一致,所开发的取样机构可以用于全气缸取样研究。

基于碰撞机理的全气缸取样机构设计

从设计思路、执行部分设计、驱动部分和复位部分设计、模拟气缸设计等方面,介绍了一种基于接触碰撞机理的非破坏性、可重复使用的全气缸取样机构的设计,并进行了模拟碰撞试验和实车碰撞试验。试验结果表明,所设计的碰撞式全气缸取样机构可靠性好,能够满足全气缸取样要求。

柴油机全气缸取样技术存在的几个问题

本文通过专门的试验或计算．对柴油机全气缸取样技术存在的几个问题进行了分析与讨论。这几个问题是：如何定义取样转角；执行机构延迟时间的分散性对取样控制精度的影响；微粒的壁面沉积；取样时刻缸内正常未燃燃油液滴对微粒、ＨＣ测试结果的影响；高转速下取样的可能性。

柴油机全气缸采样系统执行机构同步性研究

本文论述了柴油机全气缸采样系统执行机构同步性研究的重要意义;测量了影响电磁执行机构同步动作的延迟时间,并用数理统计方法检验了其分布规律,结果表明它服从正态概率分布。从理论上推导了控制信号有级调整时引起的执行机构同步误差极限,并计算了执行机构的同步概率,提出了提高同步概率的措施及今后的研究方向。

雅马哈DiASil全铝压铸气缸简介

1 开发背景 随着摩托车发动机轻量化要求的提高,其铸铁气缸逐渐被铝合金压铸气缸所取代。同时摩托车用发动机转速较高,约1～2万r/min,发动机较热,因此对冷却性能要求较高,这也是摩托车发动机普遍采用铝制气缸的原因之一。为防止较软的铝制气缸内壁同活塞间产生磨损,一般在气缸内筒铸入铸铁缸套,称为铸铁缸套气缸。

直喷式柴油机燃烧过程气体全量取样系统开发及其在缸内微粒形成过程研究中的应用

本文介绍了新研制的直喷式柴油机燃烧过程气体全量取样系统设计及各组成部分的工作原理与结构，并用它测量了６１０２Ｑ型直喷式柴油机一种工况下的缸内微粒形成历程。该系统还可研究ＮＯｘ、ＣＯ、ＨＣ的形成历程，为探索污染物形成及控制机理提供了一种新手段。

柴油机缸内微粒粒数粒径分布规律的研究

基于柴油机全气缸取样系统，采用商用电子低压冲击仪（ELPI）和透射电子显微镜（TEM），对柴油机燃烧过程中凝聚微粒的粒数浓度、粒径分布和基本碳粒子的粒径分布进行了研究。研究结果表明，凝聚微粒粒数浓度随曲轴转角呈单峰状分布，峰值出现在上止点后14～18°CA，燃烧后期约70％以上的微粒粒数被氧化燃烧；凝聚微粒粒数、粒径呈类似对数正态分布，频度最大值出现在100～200nm。构成凝聚微粒的基本碳粒子粒径呈高斯分布，最大值出现在15～30nm，平均粒径为19．7～29．7nm，且在上止点后12～15°CA出现最大值。

柴油机燃烧过程中微粒微观结构的变化规律

基于电控燃油喷射柴油机的全气缸取样系统,利用场发射透射电子显微镜和图像处理技术,对柴油机燃烧过程中微粒微观结构的变化进行了研究。结果表明,在燃烧过程中,层面间距、曲率的变化范围分别为0.36～0.40nm、1.22～1.33,且呈现在急燃期内减小,缓燃期内增加,此后逐渐减小的趋势;而微晶尺寸在1～2.2nm变化,呈现在急燃期内增加,缓燃期内减小,此后逐渐增加的趋势。此外,随着共轨压力的升高、燃空当量比的增加,层面间距、曲率减小而微晶尺寸增加;随着发动机转速的增加,层面间距、曲率增加而微晶尺寸减小。

柴油机燃烧过程中多环芳香烃形成历程的研究

利用现代柴油机全气缸取样试验平台,采用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS),对现代柴油机燃烧过程中多环芳香烃的形成历程进行了探索性研究。研究结果表明,PAHs总质量随曲轴转角呈单峰分布规律,峰值出现在上止点后10-13℃A之间,燃烧后期,约60%以上的PAHs被氧化燃烧,且随着发动机转速和共轨压力(喷油压力)的升高,PAHs总质量呈下降趋势.此外,各种PAH的生成量与PAHs生成量的变化规律基本一致。

电控高压共轨柴油机排气微粒的测量及数值模拟

利用改进后的全气缸取样系统,对不同工况下高压共轨电控柴油机燃烧过程中的微粒生成历程进行测量.同时,采用三维CFD数值模拟方法分析了微粒的生成机理.结果表明,微粒质量浓度曲线呈单峰状,微粒生成质量随负荷的增大而增加;发动机排出微粒是碳烟粒子生成和氧化这两个过程综合作用的结果.加强缸内的气流运动和合理组织燃烧过程,有助于减少微粒的生成.

现代柴油机排气微粒生成历程及理化特性

为保护环境和人体健康,对现代柴油机的重新认识和研究势在必行．利用全气缸取样系统对不同工况下的柴油机燃烧过程中的微粒生成历程、微粒形貌及基本粒子化学成分进行了研究．结果表明,微粒质量浓度曲线呈单峰状,峰值出现在上止点后约20℃A ATDC．在燃烧后期,约70%～80%碳微粒被再次氧化；此后微粒质量浓度接近于排放水平．微粒形貌呈现出链状结构．链状粒子由直径为10～30 nm准球状的基本粒子连结而成,主要由碳元素构成,并包含少量如氧、氮和硫等其他元素。

柴油机燃烧形成微粒的形态特性及微量元素分析

基于电控燃油喷射柴油机的全气缸取样系统,利用场发射透射电子显微镜和图像处理技术,对柴油机燃烧过程中形成微粒的形态特性和微量元素进行了分析。结果表明,柴油机燃烧过程中形成的微粒主要呈现两种形态:一种是由基本碳粒子凝结而成的典型微粒;另一种是富含金属和非金属元素的无定形微粒。其中金属元素主要来源于润滑机油,贯穿整个燃烧过程,且独立存在。另外,典型微粒具有分形结构特性,分维数介于1.2~1.74,且在扩散燃烧初期有降低的趋势。

柴油机缸内取样系统喷油压力模糊控制策略研究

针对柴油机全气缸取样系统对试验缸电控燃油喷射的特殊要求及喷油压力模型难以确定的特点,采用模糊控制方法,对电控燃油喷射系统的喷油压力进行控制研究。将所设计的控制算法应用于全气缸取样试验单缸机,结果表明,喷油压力在20-120MPa范围内任意可调,且具有较强的鲁棒性和较高的稳定性,取得了良好的控制效果。

后喷策略下喷油压力对柴油机缸内颗粒物粒径分布和形貌特征的影响

基于全气缸取样平台,运用称重法、发动机粒数粒径测试分析仪(EEPS)和透射电子显微镜(TEM)等手段对采集到的燃烧过程中的颗粒物进行分析处理,研究高压共轨柴油机在后喷策略下,喷油压力对于柴油机燃烧过程中颗粒物粒径分布和形貌特征的影响.实验结果表明:后喷的加入会延长燃烧持续期;当喷油压力由100,MPa上升到120,MPa时,缸内燃烧温度压力升高、燃烧始点提前,预混燃烧在整个燃烧过程中所占比例增大,生成颗粒物粒径分布特征由双峰变为单峰,粒子数密度和碳烟质量浓度均降低,除此之外增大喷油压力还会导致燃烧过程中生成的链状颗粒减少,分形维数增大,同时减小后喷对于燃烧持续期的影响.

后喷间隔角对柴油机燃烧过程中颗粒物数密度、粒径分布及质量的影响

基于全气缸取样平台，在一台高压共轨直喷柴油机上，研究了不同后喷间隔角对柴油机燃烧过程中颗粒物的数密度、粒径分布以及质量的影响．结果表明：单次喷射工况，颗粒物数密度随曲轴转角呈单峰分布，峰值出现在11～14°CAATDC，排气颗粒物数密度比缸内颗粒物的峰值数密度减少75％以上；引入后喷，随着后喷间隔角的增大，缸内颗粒物数密度呈先升高后降低的趋势．颗粒物粒径分布在单次喷射工况呈类似对数正态分布，主要分布范围在6．04～339nm之间，其峰值粒径主要分布在69．8—93．1nm之间；引入后喷，缸内颗粒物的峰值粒径先减小后增大，并在排气阶段峰值粒径达到最大，且随着后喷间隔角的增大，缸内颗粒物峰值粒径呈增大的趋势．单次喷射工况下缸内颗粒物的质量随着曲轴转角呈单峰分布；引入后喷，缸内颗粒物质量峰值随后喷间隔角的增大呈先增大后减小的趋势．后喷对碳烟质量的影响规律与其对颗粒物质量的影响规律基本相同．

柴油、生物柴油后喷燃烧过程中颗粒物粒数粒径及质量的变化规律

基于全气缸取样平台,在一台高压共轨柴油机上,对近后喷和远后喷策略下生物柴油和柴油后喷燃烧过程中颗粒物的粒数粒径分布、总粒子数密度及质量的变化规律进行了研究.实验结果表明,在后喷燃烧过程中各阶段,生物柴油和柴油所产生的颗粒物的粒数粒径分布、总粒子数密度及质量变化规律相似.颗粒物粒数粒径均呈类似对数正态分布,生物柴油的峰值粒径范围为39.2~69.8,nm,柴油的峰值粒径范围为60.4~93.1,nm.与柴油相比,在相同后喷燃烧阶段生物柴油的颗粒物的总粒子数密度较高,但质量浓度较低.