电控共轨柴油机燃用液化天然气-柴油双燃料循环变动的特点

为在柴油机上应用液化天然气,将电控共轨柴油机改装为柴油引燃天然气的双燃料发动机,天然气在进气歧管前通过混合器与空气混合,引燃柴油由原高压共轨系统供应,喷油量和喷油正时由双燃料电控单元(electronic control unit,简称ECU)控制。在双燃料发动机试验台架上,对比研究发动机转速为1 200 r/min,负荷率为25%、75%时,原柴油机与双燃料发动机的燃烧循环变动。结果表明,与原机相比,双燃料发动机峰值压力循环变动系数、峰值压力升高率循环变动系数和平均指示压力循环变动系数均升高;与25%负荷率相比,75%负荷率时,原机的峰值压力循环变动系数和峰值压力升高率循环变动系数增大,平均指示压力循环变动系数降低;双燃料发动机的峰值压力循环变动系数、峰值压力升高率循环变动系数和平均指示压力循环变动系数均降低。     

掺烧比对共轨柴油机燃用LNG-柴油双燃料循环变动的影响

【目的】研究掺混比对双燃料发动机循环变动的影响,将电控共轨柴油机改装为柴油引燃天然气的双燃料发动机,天然气在进气歧管前通过混合器与空气混合,引燃柴油由原高压共轨系统供应,喷油量和喷油正时由双燃料ECU控制.【方法】利用发动机试验台架,对比分析了转速为1 600r/min、50%负荷和1 200r/min、100%负荷下,柴油机和不同掺烧比的LNG-柴油双燃料发动机的燃烧循环变动.【结果】随掺烧比的增大,转速为1 600r/min、负荷为50%时,双燃料发动机峰值压力平均值增大,而转速为1 200r/min、负荷为100%时,双燃料发动机的峰值压力先增大后减小;峰值压力标准差增大,循环分布分散;峰值压力升高率的平均值和标准差均增大,循环分布分散;平均指示压力平均值降低,标准差增大.【结论】与柴油机相比,双燃料发动机循环变动系数增大.     

混合比对正丁醇/柴油混合燃料HCCI发动机燃烧特性的影响

以1台水冷、自然吸气双缸柴油机的2#缸改造成的HCCI发动机为试验对象,研究混合比对正丁醇/柴油混合燃料HCCI发动机燃烧特性的影响.利用发动机台架,采用不同混合比燃料依次进行试验,对比分析了正丁醇/柴油混合燃料HCCI发动机在转速为1 000r/min、过量空气系数为2.5、进气温度为140℃下的缸内压力、压力升高率、燃烧放热率、缸内温度、循环变动系数等参数.结果表明:混合比对HCCI发动机燃烧特性影响很大;随混合比升高,峰值缸内压力、峰值压力升高率和最大燃烧放热率先升高后降低且峰值出现时刻滞后;缸内温度下降,峰值压力循环变动系数先降低后升高,指示热效率升高但不显著.     

复合HCCI与进气道喷射HCCI燃烧特性及运行范围对比

【目的】为了进一步改善HCCI的燃烧状况,并拓展其运行范围.【方法】对缸内直喷与进气道喷射结合下的复合HCCI和仅进气道喷射模式下的HCCI发动机的燃烧特性及运行范围进行了对比.【结果】复合HCCI的峰值缸内压力、峰值缸内温度和峰值瞬时放热率均有所升高,且对应的曲轴转角有所提前,表明燃烧时刻有所提前.其中,峰值缸内压力较单纯进气道喷射时升高了0.6 MPa,峰值压力对应的曲轴转角平均值提前了1.2°CA,燃烧持续期也缩短至10°CA左右.【结论】缸内直喷正庚烷可明显改善正丁醇HCCI的燃烧状况,降低HCCI的循环变动,在一定程度上控制正丁醇HCCI的燃烧相位,使得平均指示压力和指示热效率有所提高,并且使得HCCI发动机的运行范围得到拓展.     

复合HCCI模式下进气温度对燃烧和排放特性的影响

【目的】改善均质压燃(HCCI)的燃烧状况,降低排放.【方法】试验在一台改装的HCCI发动机上通过增加缸内直喷系统,研究进气温度对HCCI发动机的燃烧、排放特性及其对性能的影响.【结果】进气温度对缸内压力和压力升高率及瞬时放热率的影响十分显著,缸内压力、压力升高率及瞬时放热率的峰值都随着进气温度的升高而增大(缸内压力变化的最大值约1.5 MPa,瞬时放热率的差值最大约为0.05kJ/℃A),且其出现的曲轴转角位置都有所提前.复合HCCI模式下,随着进气温度的升高,CO和HC的排放都有所降低,NOx的排放先降低后升高(进气温度为140℃时接近零排放),但总体处在较低的范围.【结论】进气温度对HCCI发动机影响比较显著,进气温度的提高有利于HCCI的燃烧,使得发动机的性能得到提升,排放得到改善.     

扫气压力对船用天然气/柴油双燃料发动机燃烧排放的影响

为研究扫气压力对缸内直喷船用双燃料发动机燃烧排放特性的影响规律,在通过试验数据对模型验证的基础上,采用有限容积法进行燃烧过程方程组的离散,同时采用半隐式法进行多变量耦合数值求解,分别就船用天然气/柴油双燃料发动机不同扫气压力对发动机缸内压力、缸内温度、缸内湍流和排放产物的影响进行了数值计算。结果表明:扫气压力的提高可导致缸内最大爆压增大,缸内最高温度与缸内湍流动能峰值降低;同时NO和CH~4排放量均随扫气压力的提高呈下降趋势;扫气压力每提高0.25 bar,缸内最大爆压平均升高5%,而缸内最高温度平均降低2.5%,缸内湍流动能峰值平均降低6.9%,NO排放量减少7.8%,CH~4排放量减少10.9%,扫气压力对CH~4排放的影响比对NO排放的影响更明显。研究表明,船用天然气/柴油双燃料发动机在运行过程中,应在发动机热负荷允许的范围内,尽可能采用高的扫气压力,以降低未燃CH~4和NO的排放,从而提升发动机的动力性和经济性。     

替代率对柴油引燃天然气发动机性能的影响

为研究替代率对柴油引燃压缩天然气(CNG)发动机性能的影响,将涡轮增压柴油机改装为柴油引燃天然气的双燃料发动机.在原柴油机柴油喷射系统中加装喷油泵齿条限位装置,并加装电控系统和天然气供给系统,控制柴油和CNG的喷射量.利用发动机台架试验,对比分析不同替代率对柴油引燃天然气双燃料发动机燃料经济性和排放特性的影响,研究了双燃料发动机在转速为1 400r/min、全负荷下的NOx、HC、CO与碳烟排放及有效燃料消耗率.结果表明:与原柴油机相比,双燃料发动机替代率为32.7%、38.9%、41.6%、47.2%、51.3%、55.8%、61.5%、65.8%、70.7%、75.8%和80.9%的有效燃油消耗率平均降低了5.4%;NOx排放平均升高了22.1%;HC排放平均升高了344倍;CO排放平均降低了20.1%;碳烟排放平均降低了47.9%.     

外部EGR甲醇HCCI发动机燃烧特性试验

为了控制均质压燃(HCCI)燃烧过程,在1台HCCI发动机上加装外部废气再循环(EGR)装置,进行了不同EGR率的甲醇HCCI发动机燃烧试验,采集了发动机燃烧过程的气缸压力,计算得到发动机燃烧相位、压力升高率、放热率、循环变动等参数.结果表明:外部EGR对HCCI发动机燃烧影响显著;引入部分EGR气体后,气缸最大峰值压力、压力升高率及瞬时放热率都明显降低;随着EGR率的增加,发动机燃烧相位逐渐推迟,且混合气较浓时发动机燃烧相位受EGR影响更为明显;浓混合气状态下,发动机燃烧循环变动较大,但引入少量EGR(5%)后即可迅速减小;甲醇HCCI发动机的最小燃烧循环变动量1.9%可以在中等进气浓度状态(λ=1.8)下获得.     

基于EGR技术分析的农用甲醇发动机性能研究

以1台火花点燃式甲醇发动机为研究对象,利用软件GT-POWER,分别研究在排气再循环(exhaust gas recirculation,简称EGR)率不同的情况下,点火提前角、负荷对发动机缸内压力、放热率、有效性能以及NO_x浓度的影响。研究表明,工况一定时,随着EGR率的增加,压力、放热率和有效功率下降,NO_x浓度减小;随着点火提前角的增大,压力和放热率增大;当EGR率为30%时,随点火提前角的增大,有效功率增大,指示燃料消耗率降低;当负荷增大时,缸内压力峰值和有效输出功率增大,有效性能提高,NO_x浓度减小,降低EGR对发动机的不利影响。     

单缸直喷式柴油机燃用生物柴油性能研究

【目的】了解生物柴油在柴油机上的燃烧特性和排放特性。【方法】在一台单缸直喷式柴油机上进行了燃用生物柴油与柴油的对比试验,对燃用生物柴油时的燃烧压力、滞燃期、放热规律以及排放规律等进行了系统研究。【结果】与燃用柴油相比,生物柴油滞燃期低,燃烧持续期长;当转速为1500 r/min,平均有效压力为0.531 MPa时,生物柴油最大燃烧压力、最大压力升高率以及最大燃烧放热率分别较柴油降低1.91%,30.1%和29.32%;当转速为1500 r/min时,燃用生物柴油时的比油耗平均较柴油高11.6%,燃用生物柴油时的HC、CO和烟度排放量分别较柴油平均降低17.17%,26.73%和37.85%,NOx排放量平均较柴油高21.93%。【结论】燃用生物柴油油耗增加,除NOx外其他排放量减少。在不改变发动机结构的前提下,生物柴油可以作为柴油的替代燃料在柴油机上使用。