Electronically Controlling the System of Preheating Intake Air by Flame for Diesel Engine Cold-Start

In order to improve the cold start performance of heavy duty diesel engine, electronically controlling the preheating of intake air by flame was researched. According to simulation and thermodynamic analysis about the partial working processes of the diesel engine, the amount of heat energy, enough to make the fuel self ignite at the end of compression process at different temperatures of coolant and intake air, was calculated. Several HY20 preheating plugs were used to heat up the intake air. Meanwhile, an electronic control system based on 8 bit micro controller unit (MCS 8031) was designed to automatically control the process of heating intake air. According to the various temperatures of coolant and ambient air, one plug or two plugs can automatically be selected to heat intake air. The demo experiment validated that the total system could operate successfully and achieve the scheduled function.

极寒条件下含氧燃料对柴油机冷起动特性的影响

针对柴油机存在低温冷起动困难甚至无法起动的问题,基于起动/发电机集成一体化技术柴油机,在高原低温发动机冷起动试验舱,研究-50号柴油A0(氧质量分数为0%)、A1(氧质量分数为2.05%)和A2(氧质量分数为4.40%)燃料在-43℃下对柴油机冷起动过程的影响和燃烧特性分析.结果表明:相比A0纯柴油,燃用A1、A2含氧燃料起动时间分别缩短了36.64%和42.71%;起动累计油量分别降低47.8%和60.6%;怠速运行前60 s内转速波动率分别降低25.3%和43.8%.燃用燃料氧质量分数越高,起动燃烧首循环的缸内压力、燃烧放热率、缸内燃烧温度和缸内压力升高率峰值越高,且燃烧重心前移,燃烧持续期越短;起动转速上升过程循环数越少,平均最大缸内压力越大,起动过程燃烧稳定性越好.

临界温度下循环喷油量对柴油机冷起动和排放特性的影响

为探明循环喷油量对小型农用柴油机冷起动特性和排放性能的影响规律,同时寻求其临界温度下的最佳循环喷油量,该研究以一款直列双缸高压共轨柴油发动机为研究对象,利用环境模拟舱整机试验平台,通过多次预试验测得海拔2000 m下,该机不开启预热装置能够成功起动的临界温度为-5℃。在此工况下,采用3次喷射方式,通过改变主喷油量研究循环喷油量对该机冷起动特性和排放性能的影响。结果表明:较大或较小的循环喷油量均会导致柴油机冷起动时间增加,甚至起动失败;随着循环喷油量增大,冷起动时间先减小后增加,循环喷油量为20 mg时冷起动时间最短,且HC、CO排放峰值均最低,分别为12984和3008 mg/L;增大或减少循环喷油量均会导致HC和CO排放峰值增加。循环喷油量较大时,CO排放峰值显著增加,并且峰值出现时刻提前。改变循环喷油量对NOx排放峰值有较大影响,循环喷油量为30 mg时NOx排放峰值最小,为368 mg/L。综合考虑,海拔高度2000 m,环境温度-5℃工况下该柴油机起动的最佳循环喷油量为20 mg。研究结果可为柴油机冷起动特性和排放优化提供支撑。

基于燃烧状态反馈的柴油机低温冷起动逐循环控制研究

为改善低温冷起动工况不良燃烧循环,利用CompactRIO控制器开发了燃烧状态反馈系统,实现了缸压采集和燃烧状态参数实时计算及反馈。设计试验探明了不同温度和转速下喷油时刻对CA50(缸内累积放热量达到50%时所对应的曲轴转角)的影响规律,提出了基于燃烧状态反馈的喷油时刻逐循环控制方法,实现了燃烧参数与控制参数的匹配。采用该控制方法后CA50更集中在高效燃烧区间,最高燃烧压力更高且不良燃烧循环得到改善,起动时间平均减少36%,有效改善了柴油机低温冷起动性能。

重型柴油机排气电加热NO_(x)排放控制技术研究

为解决重型柴油机在冷起动工况下的NO_(x)排放恶化问题,基于重型柴油机冷起动试验平台,自主设计了排气电加热系统,并研究了不同电加热功率对后处理后的NO_(x)排放和每度电可处理的NO_(x)排放的影响.结果表明:随着电加热功率从2 kW升高至8 kW,NO_(x)排放逐渐降低,每度电可处理的NO_(x)排放逐渐升高;电加热功率固定为8 kW时,NO_(x)排放达到最低(140.3 mg/(kW·h)),相比原机减少了51.55%;电加热功率固定为2 kW时,每度电可处理的NO_(x)排放最多为1 900.8 mg.基于此,通过仿真进行排气电加热器控制策略的开发,控制策略引入NO_(x)转化效率和燃油消耗量作为判据,每度电可处理的NO_(x)排放增加了19.27%.此时,仅消耗0.21 kW·h电能,即可将后处理后的NO_(x)排放从274.76 mg/(kW·h)降低至231.42 mg/(kW·h).

低温环境下柴油机冷起动性能试验研究

为改善柴油机冷起动性能,对某排量为2.5 L、采用进气加热器预热的柴油机开展环境温度为-30℃极寒条件下的冷起动试验,研究压缩比、节气门开度、预热方式、控制策略等对柴油机冷起动性能的影响。试验结果表明:压缩比为17.0,采用进气加热器时,柴油机加热时间较长,功率消耗大,无法正常起动;增大压缩比和节气门开度,能够提高压缩终了时缸内混合气的压力和温度,改善低温时柴油机的冷起动性能,但效果不佳;采用预热塞预热,柴油机起动迅速,起动时间为3.95 s,可有效提高柴油机冷起动性能;预热塞和燃油油束的相对距离通常设置为0.4~2.0 mm。

重型柴油机WHTC循环低温冷起动排放特性研究

基于满足国Ⅵb阶段排放标准的柴油发动机,在配备低温环境仓的发动机台架上开展WHTC循环排放测试。设置多个环境温度,对比CO,HC,NO_(x),PN及PM的比排放结果。分析环境温度、中冷后温度、排气温度与排气污染物的关系以及WHTC循环3个阶段不同环境温度下CO,HC,NO_(x)和PN排放特性的差异。结果发现:环境温度降低,NO_(x),CO和HC比排放值逐渐增加,PN比排放值总体减少,PM比排放值先减少后升高;环境温度分别为-10℃和-15℃,且尿素冻结的状态下,NO_(x)比排放是尿素未冻结状态的1.2倍和3.3倍;阶段1、阶段2工况下,NO_(x)排放控制主要以DOC和EGR为主,阶段3的大扭矩、大负荷工况则更依赖SCR;CO和HC比排放结果中环境温度引起的差异主要发生于阶段1工况。环境温度-15℃和-20℃条件下,阶段1至阶段3的PN平均浓度均低于100个/cm^(3)。

组合式起动辅助措施对车辆高原高寒起动性能的影响

目的 提高车辆在高原高寒环境下的起动性能。方法 通过仿真方法研究高原高寒极端环境下组合式起动辅助措施对柴油机冷起动性能的影响,基于高原高寒环境模拟起动试验系统针对某测试车辆开展的高原高寒起动试验,验证组合式起动辅助措施对车辆高原高寒起动性能的改善效果。结果 对比分析了海拔5 500m、–35℃条件下某型柴油机加装4种不同构型的组合式冷起动辅助措施的起动过程,经过仿真和试验验证,在海拔5 500 m、–35℃条件下,采用进气预热器、燃油加热器、大容量低温蓄电池并联以及进气加氧装置的组合式冷起动辅助系统能够成功起动车辆。结论 进气中增加适量的氧气能够显著提升高原高寒起动过程中各循环的燃烧效率,增加着火循环数,同时提高各循环的做功能力。采用预热(进气和冷却液)、转速提升和进气加氧的组合措施能够显著改善高原高寒极端环境条件下车辆的起动性能。

发动机冷启动机油压力传感器建压慢问题研究

针对柴油发动机在冷启动状态下存在机油建压慢问题,利用Pumplinx流体动力学分析软件对机油进入压力传感器常温和低温下的时间进行仿真计算,同时测试分析实际发动机常温和低温下传感器充油时间,确定机油粘度和传感器内部截流孔孔径对机油进入主油道和传感器内部有重要影响。随着截流孔孔径增大,机油压力脉冲对传感器感应芯片冲击的作用减弱,影响建压时间;低温状态下,机油粘度大,导致机油建压慢。为解决机油建压慢问题,基于低温下机油粘度大,在无加热措施情况下,建议优化冷启动故障诊断策略。

浅谈柴油机WHSC冷热起动测试循环排放及后处理效果的变化

研究起动工况排放特性对于进一步减少气体污染物排放具有重要意义。本文基于2 206m高海拔发动机试验台架对配有DOC+DPF+SCR+ASC尾气净化装置(以下简称后处理)的某国六柴油机进行WHSC试验循环,分析了柴油机在冷热起动工况下的原始排放和尾气排放差异性及其原因,并对气体污染物在后处理中的转换效率进行计算。结果表明:无论原始排放或尾气排放,柴油机冷起动循环中CO和THC排放浓度均明显大于热起动循环,且排放规律相似;但冷起动循环中NOx原始排放浓度却小于热起动循环。柴油机尾气净化装置在热起动循环中,CO、THC和NOx排放浓度转换效率良好,基本处于90%以上,但后处理在冷起动循环中对于CO排放浓度的转换效率较差,仅有9.2%。

柴油机低温冷启动改善措施研究进展

柴油机冷启动是柴油机在低温环境中应用的重要问题,影响柴油机低温冷启动性能的因素可以分为四类,分别为燃料特性、润滑油、燃烧室设计及低温冷启动辅助措施、燃料喷射策略。从这四个方面对柴油机低温冷启动改善措施的研究进展进行介绍,并提出相关建议。

低压空气辅助喷射甲醇发动机冷起动试验研究

针对甲醇发动机难以形成浓度合适的混合气而造成冷起动困难的问题,以一台应用自主开发的进气道低压空气辅助喷射系统(air assisted port injection,AAPI)的单缸甲醇发动机为研究对象开展试验研究,探究不采用辅助措施通过AAPI喷射实现甲醇高雾化对甲醇发动机冷起动的影响及规律。试验表明AAPI明显加快了甲醇发动机冷起动前可燃混合气的形成速率。AAPI甲醇发动机着火前过量空气系数λ的平均变化率值和峰值变化率分别是普通喷射方式的3.2倍和2.26倍。点火时刻对AAPI甲醇发动机冷起动影响较大,为使AAPI甲醇发动机的冷起动性能最优,需配合合适的点火时刻,试验条件下最佳点火时刻为活塞压缩上止点前20°。AAPI甲醇发动机的冷起动性能受环境温度影响较大,随着环境温度的降低,甲醇发动机冷起动时间增长;不采用辅助措施,AAPI甲醇发动机在5℃时能实现可靠冷起动。

-43℃下多次喷射对柴油机冷起动特性的影响

为了改善极寒条件下柴油机的起动性能和怠速稳定性,基于起动/发电一体式电机拖动柴油机进行-43℃下的冷起动试验,研究了单次、两次(预喷1+主喷)和三次喷射(预喷2+预喷1+主喷)3种喷射方式对柴油机冷起动过程及燃烧特性的影响,分析了不同喷射组合对极寒条件下柴油机冷起动过程的影响规律。研究表明:在-43℃环境温度下,柴油机采用三次喷射时,冷起动性能明显优于单次和两次喷射。随着喷射次数的增加,起动燃烧首循环的缸内压力峰值升高,峰值相位提前,压力升高率和瞬时放热率峰值显著降低,滞燃期缩短;在冷起动过程中,相比单次喷射,两次和三次喷射时倒拖阶段和升速阶段所需时间分别减少9个循环和22个循环,最高燃烧压力升高,循环变动率分别降低37.7%和46.8%,使得起动时间分别缩短0.88 s和2.58 s,起动累积油量分别减少511 mg和1290 mg;在起动后的怠速过程,怠速转速波动率分别降低54.2%和82.2%,随着喷射次数的增加,怠速稳定性显著提高。研究结果可为柴油机极寒条件下冷起动过程的控制和参数标定提供理论依据。

高寒环境下柴油机冷启动辅助措施综述

针对高寒环境下柴油机存在的冷启动性能差、启动困难等问题,深入分析启动力矩、燃烧过程和油品等3个影响因素,系统阐述目前几种常用冷启动辅助措施的工作原理、适用环境温度及其启动过程中对车辆运行方面产生的影响,对高寒环境下柴油车辆冷启动辅助措施的选用和技术发展提出参考意见。

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。

低温环境下柴油机冷启动预热技术研究进展

在低温环境下柴油机启动困难,因此提高柴油机的冷启动性能是柴油机研究的一个重点,其中预热技术是改善冷启动的重要技术之一。通过分析低温环境下影响柴油机冷启动相关因素,从进气预热,燃油预热,机油预热和冷却液预热四个方面介绍了研究现状并探讨了冷启动预热技术的发展方向。指出通过在简化预热装置的安装与使用,研究发展全油路电加热技术,以计算机仿真联合台架实验为研究手段以及高寒环境下的预热技术研究是未来冷启动预热技术研究的重点和方向。

农用柴油机的润滑油预供控制方法

预供控制方法是为克服现有农用柴油机启动时由于润滑不良而产生剧烈磨损的缺陷,在现有结构中并接一润滑油预供装置并进行控制,控制电路通过钥匙门和常闭式润滑油压力开关、常开式润滑油压力开关等控制预供电动润滑油泵和启动系统等部件工作,从而保证农用柴油机冷启动时的良好润滑。控制简单有效,有可推广应用性。

提高柴油机低温起动性能的冷起动辅助措施

分析了影响柴油机低温起动的因素,介绍了目前柴油机经常采用的低温冷起动辅助措施及其工作原理。通过对不同冷起动辅助措施使用性能的分析,提出了在不同的环境温度下,应选用不同的冷起动辅助措施来改善柴油机的低温起动性。

采用进气火焰预热柴油机低温起动的研究

为提高柴油机低温起动性能，在研究低温起动困难以及起动过程中转速波动原因的基础上，建立了进气火焰预热过程的数学模型。在-35℃、-30℃、-25℃、-20℃的环境温度下改变预热塞的流量进行起动试验。结果表明对于四缸增压柴油机，在预热塞流量为7～10ml／min和转速在250r／min下，发动机转速增加平稳、起动时间短；预热火焰的间断性和缸内部分工作循环失火是造成起动转速波动的主要原因。

进气温度对直喷式柴油机冷起动初始期燃烧和排放的影响

为了研究进气温度对柴油机起动过程燃烧不稳定性和排放的影响规律,利用柴油机起动过程燃烧、排放测控系统,在一台直喷式单缸柴油机上进行了试验。试验结果表明:进气温度对柴油机冷机起动过程初始期燃烧有较大影响,随进气温度的升高,冷机起动着火滞后期明显减小,扩散燃烧增加。提高进气温度能够明显改善着火条件,降低起动过程供油量,减少失火循环,从而明显改善起动过程中的HC排放。