小型柴油机燃烧室与喷油器的优化匹配计算分析

燃烧室和喷油器的设计影响柴油机的燃烧效率、动力输出、燃油经济性和排放性能。通过仿真技术,对当前样机的燃烧室和喷油器开展缸内流动和燃烧分析,提出提高标定点功率的燃烧室和喷油器优化匹配方案。结果表明:在保持进排气系统、凸轮轴以及喷油量不变的条件下,通过燃烧室设计的优化以及与喷油器的匹配分析,优化方案实现了有效功率的提升。

煤基燃料燃烧颗粒物对颗粒捕集器沉积过程的影响

探讨了柴油机燃用代用燃料后,排气颗粒物结构特征的变化规律。依据柴油机台架试验,使用0%、5%、15%甲醇掺混比的F-T(Fischer–Tropsch)合成柴油,在标定工况下采集颗粒。用同步辐射小角散射分析方法测量颗粒物摩擦力、粒径等参数。基于实验数据,在EDEM软件中建立颗粒模型,模拟了颗粒碰撞沉积过程。结果表明:随甲醇掺混比的增加,甲醇、F-T柴油燃烧颗粒间摩擦力增加0.6 N,平均粒径增加2.44 nm。沉积过程中,颗粒捕集器(DPF)单元体非迎风面的沉积量急剧增加;颗粒沉积效率随沉积时间的增加而增加;随摩擦力增大、粒径增大,颗粒层厚度及颗粒链长度也随之增加。甲醇掺混比的改变使得颗粒整体向更多、更细的方向变化,燃料类型及掺混比的改变显著影响了颗粒在DPF载体上的沉积状态。

面向高维度小样本场景的船用柴油机装配质量评估

针对现阶段船用柴油机年均产量较小、质量数据不足、无法及时对装配质量进行准确评估的问题,文章提出了一种面向高维度小样本的质量评估方法。针对数据不平衡,提出了一种VAEGAN的数据生成方法,使用VAE网络增强了数据编码过程,有效扩充了原始数据;并构建了特征筛选网络剔除“冗余特征”,提取关键工序以提高训练效果;最后基于CNN-LSTM网络对装配过程进行时序建模,提高了装配质量评估的准确性。并使用某船用柴油机的部装质量数据进行实验验证,为高维度小样本数据的质量评估提供了理论参考。

柴油机活塞参数对机油耗影响的研究

利用AVL Boost软件获得燃气温度、传热系数等热力学数据,采用AVL Excite Piston&Rings软件建立活塞和活塞环组的动力学仿真模型,通过试验实测柴油机的机油耗验证了模型的准确性。对仿真模型进行数值分析,得出活塞火力岸的刮油和蒸发是缸内机油耗的主要产生因素。通过对配缸间隙、环岸间隙和活塞销偏移量进行数值模拟分析得出最优方案。优化后模拟计算刮油量比原机降低了64.9%,试验实测整机机油耗降低了35.86%。

中小缸径直喷式柴油机喷雾特性的研究

本文利用激光阴影法和气体模拟方法研究了中小缸径直喷式柴油机受限喷雾特性.实验发现燃烧室壁面对油束发展的干涉对柴油机燃空混合过程具有重要影响.当油束与壁面撞击时,出现一个强化紊流混合的过渡过程.此时喷雾锥角增大,空气卷吸率提高.当油束沿壁面发展时,存在很大的近壁浓度梯度,但由于近壁区域低紊流强度和低浓度脉动,油束在垂直于壁面方向上扩散率比空间油束径向扩散率低得多,使浓混合气集中于壁面,形成相对稳定浓混合气堆积.壁喷出现之后,喷射诱导的气流运动在油束周围形成环涡运动,环涡运动抑制空气与燃烧产物的混合,使产物高温持续时间加长,NO_x排放增加.

中国小功率非道路用柴油机低排放技术路线的探讨

对国内外小功率段柴油机实现低排放的技术路线进行了分析,针对中国目前现状得出实现第三阶段排放及今后更高排放标准的技术路线:37kW以下功率段柴油机采用改进燃烧过程和降低机油消耗的机械优化+DOC技术或机械优化+电控喷油技术,生产企业通过提升生产条件及加强质量控制,特别是有效实现全负荷最大油量限制,可使批量生产的柴油机满足中国第三、四阶段排放标准的要求;为更有效控制批量生产产品的排放和性能使其满足更高的排放标准,需开展15~37kW小缸径多缸柴油机低排放技术研究和产品研发。

小型柴油机电动临时增压系统性能试验

为解决小型柴油机在短时间超负荷工作时动力不足和冒黑烟的问题,设计了一种电动临时增压系统。该系统由压气机、直流无刷电动机、车载电源和开关组成,采用24 V车载蓄电池供电,在发动机超负荷工作时在短时间内进行电动增压,蓄电池能量消耗少。台架试验表明,该增压系统增压比在1.014～1.020之间时,柴油机功率提升5.0%～9.1%,燃油消耗率下降8.5%～14.0%,增压效果明显,排气烟度有所改善,压气机的启动瞬态响应时间在6 s之内,满足小型柴油机克服临时动力不足的需要。

基于性能优化的小缸径二冲程低速船用柴油机喷油方式研究

针对小缸径二冲程高压共轨低速船用柴油机,在常用工况75%负荷下,通过台架性能试验和仿真计算研究了燃油标准喷射、预喷射和后喷射等喷射方式对整机燃油消耗和氮氧化物(NO_x)排放的影响。研究结果表明:相对于标准喷油方式,预喷加主喷的燃油喷射方式大幅提高了最高燃烧压力,最高燃烧压力增幅达9.3%,既降低了NO_x排放同时又获得良好的燃油经济性,NO_x排放降低了3.8%,燃油消耗率降低了0.4%。在性能试验的基础上建立仿真计算模型,通过模拟计算研究不同预喷开始角度对整机性能的影响,获得最佳的预喷开始角。

非道路小型柴油机降低机油耗的研究

以186FA柴油机为样机,通过对曲轴箱负压、配缸间隙、气缸孔实际工作圆柱度及活塞环参数改进试验和分析,得出了小型单缸柴油机减少机油消耗量降低颗粒排放的技术措施和机理。经控制参数优化,186FA柴油机机油耗由2.31g/(kW·h)降至0.65g/(kW·h),柴油机颗粒排放降低至0.43g/(kW·h)。加装氧化催化剂后处理,柴油机达到了美国EPA Tire4排放限值和安全要求。

排气背压对小型柴油机性能影响的研究

为分析排气背压对小型柴油机动力性、经济性和排放性能的影响,选取186F柴油机通过控制排气管上的节流阀开度调整排气背压进行试验。试验结果显示:随着排气背压的增大,样机的动力性能和经济性能均出现恶化,以标定工况(3 600 r/min,16.7 N·m)为例,排气背压增大到80%时,比油耗增加3.7%,扭矩降低5.6%;在低速工况下影响更为明显。过量空气系数在同一转速不同负荷均随排气背压的增大而减小。采用非道路用柴油机的稳态八工况排放试验循环得到不同排气背压下整机比排放,HC、CO比排放呈先降低后增加趋势,其中排气背压增加到20%和40%时,HC、CO比排放分别降低1.3%和1.1%,达到最小值;NO_X比排放呈下降趋势,排气背压增加到80%时,NO_X比排放降低17.1%;PM(颗粒物)比排放呈上升趋势,同时NO_X、PM比排放随排气背压的变化较为敏感。研究内容可为小功率非道路柴油机排气背压的设计值提供理论依据。

基于MOVES的小半径圆曲线路段载重柴油车碳排放预测模型

半径小于等于550 m的圆曲线路段是车辆易产生高碳排的路段。为揭示载重柴油车在这些小半径圆曲线路段的二氧化碳排放水平变化规律,以MOVES模型为基础,应用符合我国实际情况的道路、交通、车辆、燃油等信息,对MOVES模型中的参数做本地化修正及设置。通过采用MOVES模型进行载重柴油车碳排放模拟,得到了不同平面线形及行驶速度组合条件下的碳排量数据库。在此基础上,首先采用回归分析的方法分别建立了单位圆曲线长碳排量与圆曲线半径、圆曲线长度、车辆驶入圆曲线路段的初始速度3个参数的关系模型,其次采用迭代的方法建立了小半径圆曲线路段载重柴油车累积碳排放量预测模型。通过实地油耗试验,选用IPCC碳排放核算方法,将车辆油耗数据转换成碳排放数据,对比了碳排量核算值与模型预测值,验证了模型的预测精度。结果表明:单位圆曲线长碳排量以圆曲线半径、车辆驶入圆曲线路段的初始速度这2个参数分别为变量作二次函数形式的变化,以圆曲线长度为变量作幂函数形式的变化;累积碳排量以上述3个参数为变量作多元非线性函数形式的变化;经过参数本地化修正及设置的MOVES模型可以用于我国实际道路交通条件下的载重柴油车碳排放水平预测,以MOVES模拟为基础而建立的多元碳排量模型预测值与试验实测值的相对误差平均值为6. 02%,小于10%,具有较高的预测精度,可以在无需借助MOVES模型的情况下方便、快速地估算载重柴油车在小半径圆曲线路段的碳排量。

小功率风冷柴油机的技术现状

作者回顾了浙江大学小功率内燃机研究室20多年来研究的历程。文中将讨论在研究过程中所遇到的主要技术和理论问题，如风冷柴油机设计的指导思想、结构强度分析、热传导与热负荷等。从中，可大致看到我国小功率风冷柴油机领域的进展和研究技术现状。

小功率段多缸柴油机的发展和对策

介绍国内外37kW以下的小功率多缸柴油机产品的发展;分析总结了国外小功率多缸柴油机产品的结构特点,阐明了我国小功率多缸柴油机产品现状、发展受限的原因,指出了随着非道路柴油机排放法规的不断加严,我国需要研发生产结构紧凑、节能环保的高性能小功率多缸柴油机产品,以满足国内外市场需求。依据中国目前行业现状,结合作者多年在小功率柴油机研发的经历,给出了开发小功率多缸柴油机需注意的问题、技术对策,对我国小功率多缸柴油机的发展提出了建议。

一种新的小缸径柴油机单孔直喷燃烧系统的研究

小缸径柴油机燃烧系统直喷化已经成为发展趋势，但仍面临实现柔和运行及降低有害排放产物的难题。燃烧室周边混合式燃烧系统具有工作柔和、变速适应性好等优点，但由于形成较多的壁面面膜，而使燃烧速率低，ＨＣ和微粒排放品质差。为此，本文研究了旋转流场中轴针喷嘴油束扩展与混合的特性，提出了利用油束控生效应加这混合，改善燃烧过区的概念。在Ｓ１９５涡流室柴油机基础上设计了一种新的单孔直喷式燃烧系统。研究结果表明，该系统具有节油，工作柔和和低排放等优点，可以成为实用的小缸径直喷式燃烧系统。

基于排放特性的小型风冷柴油机燃烧过程研究

小型风冷柴油机受结构限制,中小负荷冷却强度偏大,使柴油机CO、HC的比排放偏高。为了探索CO、HC的生成机理,达到中国非道路柴油机第3阶段排放标准,以186F风冷柴油机为研究对象,研究了不同压缩比、有无排气再循环(EGR)试验条件下的污染物排放特性。结果表明,不同方案的NOx比排放变化率不超过4%,两种压缩比对比结果为:CO、HC的排放分别变化了41.1%和53.9%;有无EGR方案CO、HC的排放分别变化了19.5%和22.5%。通过示功图分析得出结论:CO、HC的生成量主要与滞燃期内的压缩温度有关,在10%负荷工况下压缩终了温度达860 K以上,可有效降低CO、HC的排放;通过不同技术方案协同优化燃烧过程,可使柴油机整机比排放低于中国非道路柴油机第3阶段排放限值。

小型柴油机高温冷却效果的研究

本文分析了柴油机高温冷却的节能原理，并在ＤＬ１９０小型柴油机上进行了一系列高温冷却的试验研究。结果表明：高温冷却能有效地降低小型柴油机中、小负荷工况时的油耗率和排气烟度。

小型直喷式柴油机燃烧过程优化的研究

本项研究设计了四角形、花瓣形和四角花瓣形等三种小型直喷式柴油机新型燃烧室，并采用油膜法这一简易的流体可视化技术检测几种燃烧室的壁面流体状态，最后通过发动机性能试验证实四角形燃烧室对改善小缸径直喷式柴油机的燃烧特性、降低油耗和减少排气烟度具有良好的效果。

小型单缸柴油机整机排放特性的试验与分析

以不同结构特点和用途的小型单缸柴油机为样机开展整机排放试验研究,得出同一台柴油机用不同的试验循环得出的柴油机整机排放值差异较大。同一台柴油机用含有25%负荷的五工况、六工况试验循环得出的整机CO、HC排放结果比无25%负荷的八工况试验循环得出的整机CO、HC排放结果分别高出约49%和40%;用八工况试验循环得出的移动用途柴油机NOX排放值较高,降低全负荷工况NOX排放值是排放达标的关键;对固定用柴油机需关注控制CO的排放量。小型柴油机应根据实际用途不同,按其排放特性优化燃烧参数,并对技术方案进行调整。

小缸径柴油机排烟影响的试验研究

小缸径柴油机排烟是个非常严重的问题。为此,对JC375柴油机出油阀喷油系统在不同条件下进行了试验研究,并分析了出油阀对柴油机排烟的影响。

喷油器的改进对球型燃烧室柴油机排放的影响

通过减小喷油器针阀、弹簧座和弹簧等运动件的质量 ,达到减小喷油器运动惯量的目的 ;通过减小压力室直径 ,达到减小压力室容积的目的。最后将带有新设计的低惯量小压力室喷油器的柴油机进行排放性能测试 ,结果表明柴油机排放得到了改善 。