柴油甲醇双燃料发动机进气均匀性优化

针对某四缸柴油甲醇双燃料发动机进气均匀性较差的问题,采用GT-power软件构建了柴油甲醇双燃料发动机仿真模型,分析进气总管、进气歧管的结构参数以及进气正时对进气均匀性的影响程度。以进气总管直径、进气歧管长度、2、3缸的进气歧管直径以及进气正时为优化变量,以降低进气不均匀度为设计目标建立响应面模型,并结合多岛遗传算法进行优化。优化结果表明:减小进气总管直径和进气歧管长度以及进气正时,增加2、3缸的进气歧管直径几何参数,改善了进气歧管内空气和甲醇的流动质量,使发动机的进气不均匀度由原机的10.35%降低到2.19%。

预喷油量对甲醇-柴油双燃料发动机燃烧特性影响试验

【目的】通过一台高压共轨直列四缸柴油发动机改造的甲醇-柴油双燃料发动机进行试验,研究预喷油量对甲醇-柴油发动机燃烧特性的影响。【方法】选取1800r/min,30%和70%负荷,20%~40%掺烧比工况,调节不同预喷油量,采集各个仪器的实时数据,分析缸内平均压力、压力升高率、瞬时放热率、滞燃期和平均温度随预喷油量的变化。【结果】30%负荷,CCR超过30%,预喷量增大,主喷滞燃期延长,主喷燃烧阶段前期受柴油雾场燃烧主导,此负荷下引入预喷能有效改善发动机工作噪声,但预喷量的影响不高;70%负荷,CCR超过30%,预喷量的增大,主喷滞燃期明显缩短,主喷燃烧阶段前期受甲醇-空气均质压燃主导。【结论】30%和70%负荷,大掺烧比的工况尽量不采用预喷或采用较小的预喷柴油量来降低NOx的排放。

甲醇喷射正时对柴油/甲醇双燃料HCCI发动机燃烧及排放特性的影响研究

文章利用CFD仿真软件Converge研究了甲醇喷射正时对柴油/甲醇双燃料HCCI发动机燃烧和排放特性的影响。研究结果表明:随着甲醇喷射正时提前,缸内混合气质量提高,缸压峰值和压力升高率均升高,缸内温度分布更加均匀;当甲醇喷射正时提前角度较小时,缸内混合气存在明显的浓度梯度,使得燃烧始点前移;随着甲醇喷射正时提前,SOOT,HC和CO的排放量显著减少,当甲醇喷射正时为150℃A BTDC时,HC排放量最低;甲醇喷射正时的提前也减弱了甲醇汽化潜热对缸内温度的影响,导致NOx排放量升高。

基于国Ⅵ排放的柴油甲醇双燃料燃烧能量平衡研究

本文在一台满足国Ⅵ排放的2.8 L柴油甲醇双燃料(DMDF)发动机上,进行了不同甲醇能量比(MER)和高/低压EGR对能量平衡的影响研究。结果表明,随着MER的增大,发动机的不完全燃烧损失增加,但排气损失和冷却损失均明显降低导致发动机热效率呈现小幅提高的趋势。高压EGR可以大幅降低DMDF发动机的排气损失和不完全燃烧损失,从而大幅提升发动机热效率。通过柴油模式和DMDF模式对比分析,确定了较低的排气损失和中冷损失是DMDF获得较高热效率的关键。

引燃油量对甲醇柴油双燃料发动机燃烧特性的影响

在一台TY1100单缸柴油机的进气管上安装了一套电控甲醇喷射装置,采用柴油引燃甲醇方式,开展了引燃油量对甲醇柴油双燃料发动机燃烧特性影响的研究．结果表明:在相同的平均有效压力和转速下,随着引燃油量的减少,双燃料燃烧的滞燃期延长,主燃期缩短,缸内气体最高爆发压力和最大压力升高率在高负荷时增加,放热率曲线第1峰值增大,第2峰值减小,表明预混燃烧量增加而扩散燃烧量减少;高负荷时放热率曲线型心向上止点靠近,燃烧等容度提高,燃油经济性改善;提高转速和增大供油提前角,最大放热率和最大压力均增加．

基于爆震的甲醇-柴油双燃料发动机掺烧比边界研究

【目的】以一台电控共轨六缸柴油机改造的发动机为试验对象,以发生爆震为限制条件,研究甲醇-柴油双燃料燃烧下的掺烧比边界.【方法】通过对滞燃期变化的分析,发现甲醇-空气预混气发生均质压燃是甲醇-柴油双燃料燃烧爆震的重要诱因;利用回归分析,发现进气压力、排气温度及甲醇-空气预混气浓度对掺烧比边界有显著性影响.【结果】以边界掺烧比为因变量,得到排气温度及甲醇-空气预混气过量空气系数为自变量的线性模型,边界掺烧比=-0.1×排气温度-4.48×空气与甲醇预混气过量空气系数+101.897.【结论】甲醇-柴油双燃料发动机可利用排气温度、空气与甲醇预混气过量空气系数两个参数预测最大掺烧比,以实现掺烧比随工况的实时调整.

预喷正时对甲醇-柴油双燃料发动机超细颗粒物和NO_(x)排放的影响

为探究预喷正时对甲醇-柴油双燃料发动机超细颗粒物和NOx排放的影响,通过优化甲醇-柴油双燃料技术,以减少污染物排放。将一台电控共轨柴油机改造的双燃料发动机作为试验对象,在1800 r/min,30%、70%负荷,10%~40%掺烧比下,调整预喷正时,以对放热率、缸内平均温度、数浓度、平均粒径等指标进行计算和归纳。结果表明:相比单次喷射,预喷射可明显改变燃烧过程,放热过程更平缓;大负荷掺烧比30%~40%时,预喷引起放热双峰更明显;随预喷正时提前,预喷引发的第一阶段放热越来越少;预喷柴油策略可提高缸内温度。除小负荷掺烧比30%~40%工况,预喷射可使超细颗粒物数量增多、平均粒径增大,且提前预喷正时可降低50%颗粒物数量。预喷射会提高NOx排放,但提前预喷正时可降低NOx排放,除小负荷10%~30%掺烧比,NOx排放均高于单次喷射。

柴油机燃用甲醇/柴油双燃料的试验研究

对原柴油机基本不改变其结构和调整参数的基础上,实现了甲醇/柴油双燃料的简单改造并进行了试验研究.研究表明,双燃料发动机在甲醇吸入量在212～722.89 g/h范围内时,发动机能平稳工作,发动机的动力性、经济性和排放性能均优于原柴油机.

柴油/甲醇双燃料发动机标定系统设计

针对柴油/甲醇双燃料发动机开发和优化匹配,设计柴油/甲醇双燃料发动机标定系统,具体包括发动机改造、电控单元、通信模块和标定平台4部分。开发完成后经实验验证,设计开发的标定系统能够连续高效运作,快速调控发动机控制参数,同时具备实时监测发动机关键运行参数的功能。该标定系统能满足双燃料发动机开发与优化匹配要求。

引燃油量对柴油/甲醇双燃料发动机碳烟排放的影响

在柴油引燃甲醇双燃料发动机上,通过模拟探讨了引燃柴油量对柴油/甲醇双燃料发动机碳烟排放的影响。模拟结果表明:保持甲醇浓度不变,当引燃油量从每循环0.020 7g开始逐渐减小时,碳烟排放随之减少;当引燃油量减至每循环0.008 4g时,碳烟排放几乎不再减少。引燃油量小于每循环0.008 4g时,发动机缸内高浓度碳烟分布区域较大;引燃油量大于每循环0.008 4g时,高浓度碳烟生成区域相对集中。引燃油量减小的过程中,碳烟排放峰值出现的时间略有提前。

燃烧室形状对柴油-甲醇双燃料发动机碳烟排放的影响

为研究燃烧室形状对柴油-甲醇双燃料发动机混合气的形成,温度分布和碳烟排放的影响,应用KIVA-3V程序对不同几何形状的燃烧室内的燃烧和碳烟排放进行三维数值模拟。计算结果表明:燃烧室的形状对柴油-甲醇双燃料发动机的燃烧过程有着重要影响,缩口燃烧室能够产生较大的旋涡,这有利于混合气的形成,可以进一步加速扩散燃烧,产生较低的碳烟排放。直口燃烧室基本不能够产生旋涡,碳烟排放较高。

基于MAP图运行的柴油-甲醇双燃料发动机研究

在一台单缸涡流式柴油机上进行了基于MAP图运行的柴油/甲醇双燃料电控喷射系统的研究开发,加装了一套进气道单点喷射甲醇燃料控制系统。利用柴油高压油管信号作为喷油始点控制信号,利用油门位置传感器控制喷射量,以燃油经济性和排放性指标来标定工况最佳喷射点,绘制成甲醇喷射量MAP图。对开阀喷射和闭阀喷射条件下的柴油机排放性能进行了对比。采用开发的喷射系统实现了柴油甲醇双燃料的预混燃烧。试验结果表明,该方案有更好的燃油经济性和NOx排放性能。

柴油预喷量对甲醇-柴油双燃料发动机NOx和颗粒物排放的影响试验

【目的】研究柴油预喷量对甲醇-柴油双燃料发动机NOx和颗粒物的排放变化规律。【方法】以一台电控共轨四缸柴油机改造的甲醇-柴油双燃料发动机为试验对象,选取30%和70%负荷,10%~40%掺烧比工况,调节不同预喷量,测试NOx和颗粒物的排放数据,分析总数量浓度、平均粒径、粒径谱等指标。【结果】30%和70%负荷,预喷量为2 mg/cyc工况下,超细颗粒物的总数量浓度、平均粒径均处于一个较低水平;此工况下30%负荷大颗粒物的数量浓度最低,70%负荷大颗粒物数量浓度也处于引入预喷后的最低水平,NOx排放量有所下降。【结论】小负荷工况下,优化预喷量2 mg/cyc后,NOx和颗粒物的排放性能可以同时达到最优;大负荷下,NOx排放随预喷量增大而增大,颗粒物排放在预喷量2~3 mg/cyc附近达到最优。

甲醇-柴油双燃料发动机微粒数量排放特性

【目的】为减小甲醇-柴油双燃料发动机排放微粒中核模态粒子的数量(nucleation mode particle number,PNN).【方法】在1台由电控高压共轨柴油机改装的甲醇-柴油双燃料发动机上分别进行了甲醇掺烧比(co-combustion ratio,CCR)、引燃柴油喷射正时与负荷率特性试验.【结果】随着掺烧比的增大,核模态与积聚态微粒数量(accumulation mode particle number,PNA)均明显减小,生成微粒几何平均直径减小;引燃柴油喷射正时提前可减小生成微粒的总数量(total particle number,PNT),但掺烧比较大时提前柴油喷射正时粒径分布出现"双峰"现象,PNN大幅增加;增大发动机负荷率,PNN与PNA均有所增加,粒子几何平均直径增加,小负荷时生成的PNN明显高于中大负荷.【结论】提高掺烧比与提前引燃柴油喷射正时有利于减小PNN的生成,但当掺烧比较大时应注重柴油喷射正时的调节以防止PNN显著增加.

甲醇柴油双燃料重型货车推广及价值研究

甲醇作为一种替代燃料在汽车上的应用已得到证实。甲醇柴油双燃料重型货车是否具备商业化推广条件,需要从多方面获得支持,其中车辆价值是重要因素之一。文章从国家政策、市场环境、技术条件方面分析了车辆推广的外部条件,并且以运营收益为主要对象研究了车辆的价值模型,得出车辆具备经济性优势的条件,为甲醇柴油双燃料重型货车的推广提供了借鉴。

甲醇柴油双燃料重型货车推广及价值研究

众所周知近年来石油作为社会经济发展的主要能源已经过渡开采,频临匮乏。为了实现节能减排的目标,科学家研制汽车燃料的替代品,甲醇凭借环保、成本低、节省资源以及抗爆性好,自身含氧,燃烧热效率高等优势已在汽车燃料中脱颖而出,被普遍应用。对于一些重型货车采用甲醇和柴油双燃料同时提供能源。这种双燃料重型货车能不能在市场普遍推广应用是摆在科研人员面前的课题。本文简单介绍甲醇产生和特点,从市场环境、国家政策、技术条件方面探讨车辆推广需要的外部条件,同时围绕汽车运营效益探讨建立车辆的价值模型,据此分析确定双燃料车辆在经济效益方面具备优势,可以大力推广甲醇柴油双燃料重型货车的结论。

船用高速柴油−甲醇双燃料发动机开发

基于柴油−甲醇二元燃烧技术,自主研发Z6170SCM柴油−甲醇双燃料发动机,主要介绍了该发动机的开发过程及设计方案、关键零部件的设计以及台架试验情况等。台架试验表明:该发动机各项指标均满足设计要求,发动机动力性、经济性及排放水平皆优于原型机。该双燃料发动机为船用发动机压燃式高效应用甲醇提供了一种解决方案。

甲醇替代率对甲醇/柴油双直喷发动机性能的影响

为了实现甲醇/柴油双燃料发动机的高热效率和低排放,在一台单缸柴油机上搭建了独立的双直喷系统,开展了甲醇/柴油双直喷发动机运行范围的试验研究。结果表明:在低负荷率工况下,随着甲醇替代率的增加,发动机热效率降低;在中、高负荷率工况下,甲醇的加入有利于提高发动机热效率。在负荷率为79.5%、甲醇替代率为52.4%的工况下,发动机指示热效率达到最大值(43.4%)。同时,随着甲醇替代率的增加,发动机NOx和碳烟排放降低,而HC和CO排放呈现出增加的趋势。此外,在全负荷工况下,探究了最大甲醇替代率及其对发动机热效率的影响,发现双直喷发动机的最大甲醇替代率可以达到96.0%。随着甲醇替代率的增加,发动机指示热效率呈现出先提高后降低的趋势,最高指示热效率发生在甲醇替代率为50.0%的工况下。该研究结果可为甲醇/柴油双直喷发动机性能和排放特性的进一步优化提供试验和数据支持。

甲醇替代率对柴油机能量流影响分析

为深入理解预混甲醇/柴油双燃料发动机能量流分布,基于Converge软件构建了甲醇/柴油双燃料全气道发动机三维仿真模型,进行了不同甲醇替代率下柴油机的能量流平衡分析。结果表明:随着甲醇替代率增大,缸压峰值和放热率峰值增大,燃烧重心提前,燃烧持续期缩短。添加甲醇后,NOx、CO和Soot呈现下降趋势,但在喷油时刻附近会增加局部HC生成量。相比纯柴油机,添加甲醇后指示功、进排气以及传热部分的能量减少,杂项的占比不断升高。

港口运输设备甲醇替代柴油试验

为研究柴油甲醇双燃料系统工作模式对港口运输设备动力性、经济性和工况分布的影响,在港口运输牵引车上进行双燃料燃烧系统(DMCC)改造试验。试验证明:在设备动力性方面,双燃料模式无论在怠速或是固定挡位行进加速的表现都优于柴油机;在工况分布方面,双燃料模式油门回收量较纯柴油模式下显著增大;在能耗方面,双燃料模式大幅减少柴油的消耗,甲醇替代柴油达65.6%,达到节能减排目的。