基于进气节流耦合后喷策略的柴油机排气热管理

为研究柴油机颗粒物捕集器(diesel particulate filter,DPF)再生升温过程中排气热管理策略对柴油机氧化催化器(diesel oxidation catalyst,DOC)入口温度、发动机性能及污染物排放的影响,该研究分别选取低速低负荷、低速中负荷及中速低负荷工况,通过试验研究进气节流和喷油控制参数对DOC入口温度、燃油经济性及排放性能的影响。试验结果表明:通过进气节流、推迟后喷正时和增大后喷油量能够有效提高DOC入口温度,主喷正时和喷油压力对DOC入口温度的影响较小。基于Box-Behnken试验设计与响应曲面法对低速低负荷工况下进气节流耦合后喷策略的排气热管理策略进行多目标优化,以进气量、后喷正时和后喷油量为因子,DOC入口温度、有效燃油消耗率(brake specific fuel consumption,BSFC)、氮氧化合物(nitrogen oxides,NOx)和烟度排放为优化目标。响应曲面分析结果表明:各因素对DOC入口温度的影响程度从大到小为进气量、后喷油量、后喷正时;对BSFC和NOx排放的影响程度从大到小为后喷油量、后喷正时、进气量;对烟度排放的影响程度从大到小为进气量、后喷油量、后喷正时。当后喷正时为上止点后30℃A、进气量为87 kg/h、后喷油量为6 mg时,DOC入口温度达到最高,此时BSFC为275.4 g/(kW·h),NOx及烟度排放分别为7.38 g/(kW·h)和1.85 mg/m^(3)。优化后最佳进气量、后喷正时和后喷油量分别为87 kg/h、29℃A和5.4 mg,与优化前相比,DOC入口温度提升43.9℃,BSFC增加31.8 g/(kW·h),NOx和烟度排放分别降低18%和29%。研究结果可为DOC入口温度优化控制提供参考。

压缩机排气显热驱动的溶液除湿系统节能特性研究

利用空调压缩机高温排气显热驱动液体除湿系统,不仅可以降低排气过热程度,改善制冷机组运行工况,还可以有效利用排气余热制冷、除湿,降低空调冷负荷,具有双重节能效应。基于常用的LiCl除湿溶液,设计了一种利用压缩机排气显热驱动的溶液除湿系统,明确压缩机排气热量的计算方法,建立LiCl溶液除湿与再生循环的物质和能量平衡计算模型,并对影响该系统节能率的各种参数进行分析。影响节能率的主要因素有室外环境温湿度、制冷机组运行工况、LiCl溶液流量、除湿器入口溶液温度、再生器和除湿器的热质交换系数与气液比、回热器的热交换系数等。分析结果表明,适当降低室外温湿度(处理回风)或提高室外温湿度(处理新风)、降低蒸发温度和等熵效率、提高冷凝温度、优化LiCl溶液与制冷剂流量之比和除湿器入口溶液温度、提高热质交换系数和气液比、提高回热器效率,都有利于提高节能率。在不同城市采用该方案,处理回风的节能率在10%~15%之间,处理新风的节能率在10%~20%之间,其中,夏热冬冷与夏热冬暖地区处理新风时的节能率可达20%左右。

基于预测模型的柴油机排气热管理标定方法研究

基于一款六缸重型柴油机,根据台架试验数据中排气温度确定热管理区域,采用空间填充法进行试验设计,并根据设计方法进行台架试验,搭建基于高斯过程回归的预测模型,以发动机NOx和Soot排放为约束条件,以排温为目标求解出燃油消耗率最低的控制参数,生成控制参数的MAP用于后期台架试验。通过台架试验结果在热管理区域显示,NOx和Soot排放满足要求,油耗升高率在合理范围内,在升温模式下稳态试验排气平均温度提升40℃左右,瞬态试验排气平均温度提升30℃左右,且WHTC瞬态循环时间缩短。

基于温耗比的重型柴油发动机排气热管理试验研究

对柴油发动机进行静态和瞬态循环试验,以三种热管理技术对柴油机排气温度的影响进行试验。试验结果显示,使用EGR、进气节气门和燃油喷射可以有效提高排气温度,且提高排气温度的效果最好的是进气节气门。优化了热管理策略,优化后,冷态瞬态循环和10%负载PEMS的油耗都有了一定程度的下降。

某增压发动机排气热端耐久性分析与优化

某增压汽油机中,排气歧管的隔板倒角与颈部和催化器的壳体都出现开裂。通过仿真分析和对比试验发现,隔板倒角和颈部热应力过大是造成开裂的主要原因,而排气歧管1阶模态频率过低是催化器壳体开裂的主要原因。通过增大隔板处圆角并增加隔板厚度解决了隔板开裂问题,在颈部加筋解决了颈部开裂问题,而通过优化支架并另外增加固定支架提高排气歧管1阶模态频率解决了催化器壳体开裂问题。通过这些问题的分析和解决,积累了排气歧管的仿真、设计和测试经验。

中密度纤维板热压排气特征及净化技术分析

分析中密度纤维板连续式热压工段的排气组分与排放特征,针对热压排气温度高、两相混合以及线性排放的特点,介绍以排气收集、冷却、污染物初级分离和深度净化为构成单元的净化系统,并针对我国MDF板材的用胶特点,提出排气单级净化的方案建议。

基于柴油机排气热管理的喷油策略控制试验研究

为有效满足柴油机中低转速、中小负荷工况下颗粒捕集器(DPF)主动再生时的工作温度需求,利用发动机台架试验研究了中低负荷稳态工况下主喷正时、近后喷及次后喷参数等排气热管理主动控制措施对缸内燃烧过程、排气热状态及排放性能的影响规律。稳态试验结果表明:推迟主喷提前角缩短了滞燃期,燃烧持续期延长,缸内最高燃烧压力及峰值温度下降,瞬时放热率峰值减小且燃烧重心后移,同时燃油消耗率及烟度略有增加,DOC入口温度提升也不明显;引入近后喷使得缸内最高燃烧压力降低,但放热率第二峰值及后燃期有所增加,近后喷油量与主-近后喷间隔角的合理匹配能适当提高DOC入口温度,最高增幅可达19.3%,同时也能有效改善NOx排放和烟度;次后喷油量的增加能显著提升DPF入口温度,最大增幅达70%,但会导致燃油消耗率及HC逃逸量增加。依据样机全工况排温分布状态提出各区域升温喷油控制策略:低负荷区域采用"近后喷+次后喷"的喷油组合,并且采用较大喷油量;中大负荷区域逐渐减少近后喷,直至无近后喷,同时将主喷适当提前。

低温推进剂输送管路热动力排气系统研究

为了实现低温推进剂的长期在轨贮存,保证推进剂从贮箱到发动机的液态供应,拟采用热动力排气系统(Thermodynamic Vent System,TVS)来实现推进剂的热管理。以单位长度液氧管路为例,阐述了热动力排气系统的原理,进行热动力排气系统孔板及TVS管路设计、在轨贮存时间计算、TVS管路排放量计算以及排放量影响因素分析。

发动机排气取热换热器动态特性分析

根据建立仿真模块的研究思路,将整个发动机排气余热取热换热器(板—板换热器)划分为多个小的换热器微元,建立微元模型,利用仿真模块连接的方法,将微元模型连接,求解整个换热器的动态模型并进行计算机仿真。给出了冷边空气出口温度随热边排气温度、排气流量的变化规律。为余热空调系统的研究奠定基础。

基于欧Ⅵ排放标准的中型柴油机排气热管理试验研究

尾气后处理的转化效率受排温影响,而柴油机中低负荷下排温较低,难以满足要求。以某中型柴油机为对象,针对影响排温的进气节流阀(IAT)、电控废气旁通阀(EWG)和排气背压阀(EAT)进行了中低负荷稳态点控制策略的试验研究。试验结果表明:在满足低排放和低油耗的前提下,仅靠单一排气热管理措施难以提高排温,须两种或两种以上措施合理匹配,共同作用。基于此,提出了可行的排气热管理方案,并在WHTC测试循环下验证了该方案可使试验柴油机在保证经济性和排放的变化在可接受范围内,满足排温要求。

基于温耗比的重型柴油发动机排气热管理试验研究

对缸内燃烧喷射参数、进气节流阀和电控放气阀提升排气温度的规律进行研究,提出温耗比的概念用于表征经济性和排气温度提升效率,针对全球统一瞬态试验循环(WHTC)工况下冷态污染物排放量高的问题,通过分析提温幅度与加热时长的关系,优化了热管理控制策略。试验结果表明:优化后在油耗保持基本不变的前提下,冷态WHTC工况下的涡轮后平均排气温度提升了13℃,尿素喷射提前了63 s,NOx比排放量降低了32%;10%负载的车载排放检测系统(PEMS)测试中,在满足国家第六阶段污染物排放标准的基础上,涡轮后平均排气温度提升了17.8℃,台架PEMS试验油耗降低了3.7%。

浮法玻璃锡槽热端排气及控制

为了提高浮法玻璃板面质量,减少锡槽SnO、SnS、Sn的蒸汽污染,大多数浮法玻璃生产线的锡槽安装了排气管道,但是对于选用什么类型的排气方式,如何控制排出气体总量,还没有明确认识,针对这一情况,介绍了采用虹吸引流锡槽热端强制排气技术,避免锡槽外面的氧气因为浓差扩散通过排气管道进入到锡槽内部空间。锡槽排气口设置在锡槽热端1~2贝处,排气管在锡槽两侧对称布置,口径大小、数量根据排气总量设计,排气量的合理范围是锡槽总保护气量的15%~25%,采用孔板流量计计量排气量。

利用排气制动实现快速热车方案研究

随着技术的发展,越来越多的电控功能被应用于发动机上,但发动机预热、快速热车目前还停留在简单的进气加热方面,尤其在寒冷天气只靠简单进气加热很难达到快速热车的目的,发动机工作在低温状态对发动机损害较大。因此在排气制动基础上我们推出一种发动机,启动后依靠排气制动蝶阀部分关闭来达到快速热车方案,是电控发动机功能的进一步挖掘、延伸,展现了电控发动机优势。本文重点阐述排气制动快速热车工作原理、相关试验及结论。

增压发动机排气歧管开裂原因分析

在某汽油增压发动机耐久试验及热循环试验中,多次发生排气歧管开裂问题。针对该问题从产品质量、振动过大、热负荷过大方面展开原因排查,确定开裂原因为:排气热端模态过低;开裂部位存在热应力集中。应用质量功能展开和普氏矩阵两个工具,确定解决排气热端模态过低最佳措施为增加三元催化器支架;针对热应力集中,局部优化气道圆角,减小内凹结构。优化后方案模态提升至点火频率以上,经过耐久试验和热循环试验验证,开裂问题得到改善。

高科技超级工厂中冷热源系统节能减排探研

通过对高科技超级工厂中空调冷热源系统的介绍,提出了节能减排的必要性。并介绍了空压热回收系统和冷凝热回收系统。在冷凝热回收系统中分别介绍了冷却水热回收和排气热回收这两种回收方式。着重介绍了在冷热负荷之间的热量直接循环利用方案。并以一个案例,采用ξ-NTU法逐日计算了这种方案全年可节约的冷热能。并分别计算了采用三种不同的冷热源方案,提供以上冷热能时的能源消耗数量、能源成本和碳排放量。证明了冷热源之间热量直接循环利用方案不仅具有良好的经济效益和节能减排的效果,同时还具有简单易行和微费用投资的特点,在新项目建设的及旧项目改建中,都具有广阔的实施空间。

集成排气歧管缸盖的设计与优化

研究集成排气歧管(integrated exhaust manifold,IEM)缸盖的技术特点,对IEM缸盖排气道的结构选型、水套流场分布及结构优化、排气道热应力分析及结构优化、排气系统和冷却系统的热管理优化以及IEM缸盖与发动机在排放与暖风性能上的优化匹配等进行系统的分析,制定IEM缸盖的设计和结构优化措施。试验表明,优化后的缸盖热负荷明显降低,排放、冷起动阶段暖风性能得到改善。

柴油机WHTC冷起动过程SCR温度热管理技术研究

研究了低速低负荷工况下可变几何截面增压器(variable geometry turbocharger,VGT)开度、进气门晚关机构(retard intake valve closing auction,RIVCA)和后喷技术对提升选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)后处理器温度的作用,并从温度提升幅度、发动机油耗率和排放等方面对各技术进行了分析比较。试验结果表明,采用后喷技术、增大VGT开度和利用进气门晚关可以有效提高SCR后处理器温度。但相比于后喷技术,增大VGT开度和运用进气门晚关技术造成的油耗损失较小。试验对后喷策略和VGT-RIVCA策略进行了全球统一瞬态试验循环(world harmonized transient cycle,WHTC)冷起动对比试验。试验结果显示,在使SCR后处理器的起燃时间缩减至循环第600s附近时,后喷策略造成的油耗损失为3.5%,而VGT-RIVCA策略造成的油耗损失仅为1.1%。在验证了VGT控制策略的优越性后,通过设定不同VGT开度的对比试验,最终得到了一套优化的VGT-RIVCA控制策略,运用该策略可以使SCR后处理器的起燃时间由1 300s缩减至540s,NOx排放量由1.78g/(kW·h)降低至0.929g/(kW·h),同时发动机油耗仅有1.4%的恶化。

氧化铝溶出不凝气的影响及处置的探讨

我国氧化铝厂溶出工序经过多年的技术迭代和升级,大部分溶出工序的加热装置使用套管加热器。目前普遍采用蒸汽作为热源,蒸汽来源于氧化铝厂配套的电厂锅炉,锅炉在启动时可能会吸入空气,锅炉给水若除氧或除盐不足时也会带入空气和二氧化碳,这些气体进入到蒸汽中就会成为不凝气。由于不凝气传热系数很低,随蒸汽到达溶出加热装置,含有不凝气的区域局部温度降低,在蒸汽冷凝放热时会起到阻碍作用,降低系统传热系数;不凝气无法冷凝,而且密度低且可压缩,又容易造成蒸汽系统的水锤和汽锁。目前热静力型排气阀通过精密的温度感应部件,感应到局部温度降低即可自动开阀将不凝气排出,为了减轻不凝气对溶出传热装置的不良影响,应采用这种自动化设备将不凝气及时从系统内排出,让系统传热保持高效率。