多级喷射对柴油机燃烧与NO_x排放影响的数值模拟

基于KIVA-3V程序并应用引导喷射策略,对柴油机燃烧过程与NOx排放进行了数值模拟研究。研究结果表明:与传统的单级喷射相比,引导喷射可缩短主喷滞燃期,降低最高燃烧温度,从而降低NOx排放。若引导喷射提前角过小,则NOx排放降低较少;若引导喷射提前角过大,则NOx排放增加。在11°CA的引导喷射提前角、15%的引导喷射量和4°CA的主喷提前角下,NOx排放降低了约13%。     

农用柴油—二甲醚发动机喷雾、燃烧与排放性能数值研究

为研究二甲醚作为替代燃料的可行性,本文利用CFD软件对农用柴油机和二甲醚发动机在标定点的缸内燃料喷射雾化、燃烧过程与NOx排放进行了数值模拟研究.结果表明,计算所得的缸内平均压力和放热率曲线与试验值吻合良好.研究发现,柴油的喷雾贯穿距接近于二甲醚的2倍,而二甲醚的喷雾蒸发延迟角比柴油约小2°CA,且二甲醚的蒸发持续期比柴油约短10°CA.同时还发现,与柴油相比,二甲醚燃烧温度分布较均匀,且最高温度比柴油要低,决定了二甲醚发动机燃烧产生的NOx排放比柴油机降低了50%.     

预喷射控制柴油机NOx和烟度排放作用的试验研究

以某四缸电控高压共轨柴油机为对象,试验研究了预喷射在控制柴油机NOx和烟度排放中的作用。通过优化预喷射量、预喷与主喷间隔,寻求最佳的控制NOx和烟度的预喷参数。试验结果表明,预喷射在全工况范围内都能降低NOx的排放,但对降低NOx有力的措施却无法有效降低烟度;较大的主预喷间隔、较大的预喷量,NOx排放较低;适当的主预喷间隔、较大的预喷量有利于降低烟度;预喷射虽不能从根本上解决NOx和炭烟排放中的矛盾,但适当的主预喷间隔和预喷量可在烟度基本不变的情况下,大幅度降低NOx排放量。     

预喷射控制柴油机NO_x和烟度排放作用的试验研究

以某四缸电控高压共轨柴油机为对象,试验研究了预喷射在控制柴油机NOx和烟度排放中的作用。通过优化预喷射量、预喷与主喷间隔,寻求最佳的控制NOx和烟度的预喷参数。试验结果表明,预喷射在全工况范围内都能降低NOx的排放,但对降低NOx有力的措施却无法有效降低烟度;较大的主预喷间隔、较大的预喷量,NOx排放较低;适当的主预喷间隔、较大的预喷量有利于降低烟度;预喷射虽不能从根本上解决NOx和炭烟排放中的矛盾,但适当的主预喷间隔和预喷量可在烟度基本不变的情况下,大幅度降低NOx排放量。     

某柴油机喷油提前角的优化匹配研究

针对配用电控单体泵的某增压柴油机,为合理匹配喷油提前角及柴油机性能,采用八工况法研究喷油提前角对柴油机排放与油耗的影响,确定了各工况最佳喷油提前角。结果表明:随喷油提前角的推迟,NOX排放降低,排气温度、排气背压与油耗率升高,烟度、HC与CO排放的变化比较复杂,功率变化较小;八工况最佳喷油提前角分别为-4°CA、-1°CA、-6°CA、0°CA、-10°CA、-9°CA、-8°CA与0°CA,NOX+HC排放降低了32%,CO与PM排放变化较小,但油耗率增加了4.56%。     

供油提前角对甲醇发动机性能及排放的影响

利用在缸内加装电热塞的ZS1115单缸柴油,实现纯甲醇(M100)燃料的扩散燃烧,利用柴油机热效率高的优点,提高甲醇燃料的能量转换效率。通过改变供油提前角,研究不同供油提前角对甲醇发动机性能及排放的影响,并与原单缸柴油机燃用0#柴油进行对比。试验结果表明:供油提前角对甲醇发动机动力性、经济性及排放均有影响。与原机燃用0#柴油相比,燃油消耗率上升,使用成本降低;HC排放量升高,CO和NOX排放量降低。供油提前角提前4°CA时CO排放最少,最低平均减少23.89%;供油提前角退后2°CA时NOX排放最少,最低平均减少94.74%。     

小型柴油机降低排放性能的试验研究

以某小型非道路柴油机为研究对象,考察了柴油机的供油提前角分别为18、19、20、21°CA。喷油压力分别为19、20、21、22MPa时。发动机排放性能的变化情况,为确定供油提前角及喷油压力的调整范围提供依据。研究结果表明,发动机NOx排放值随供油提前角的减小而显著下降,烟度值随着供油提前角的减小而恶化;发动机排气的烟度值随着喷油压力的增大而明显改善。NOx排放值随喷油压力的增大而增加。证明减小喷油提前角与增大喷油压力是降低柴油机NOx与颗粒排放最直接有效的方法,为改善小型非道路柴油机排放性能提供参考。     

柴油机燃烧特性及NO_x排放研究

实测柴油机的燃烧过程 ,分析供油提前角对燃烧始点、最高燃烧压力、缸内最大压力升高率及相位和NOx排放的影响。结果表明 ,供油提前角提前 ,柴油机燃烧始点提前 ,最高燃烧压力增大 ,其相位相应提前 ,最大压力升高率增大 ,NOx 排放增大 ;供油提前角迟后 ,柴油机燃烧始点滞后 ,最高燃烧压力减小 ,其相位相应滞后 ,最大压力升高率减小 ,NOx 排放降低。     

La2Cu1-xFexO4催化去除柴油机NOx和PM排放台架试验

为采取后处理技术同时去除柴油机的NOx和PM排放,采用溶胶凝胶法制备了La2Cu1-xFexO4系列催化剂,运用XRD、NO-TPD及H2-TPR对样品进行表征,并对催化剂进行模拟活性评价,结果表明La2Cu0.7Fe0.3O4具有同时去除PM-NO的反应活性。将La2Cu0.7Fe0.3O4制备成催化器进行发动机稳态工况的台架试验,并采取后喷的燃油喷射方式,表明制备的催化剂在发动机高速高负荷工况时能去除NOx和氧化再生PM,当主喷与后喷间隔角为70°CA时后喷燃油能生成大量具有还原性的HC,提高了对NOx的转化率。     

柴油机燃用二甲醚复合燃烧试验

结合柴油机燃用二甲醚HCCI燃烧与缸内直喷燃烧各自的优点,提出了气道一气缸喷射复合燃烧方式,在一台改造过的柴油机上进行了试验研究.结果表明,燃烧过程包括二甲醚HCCI燃烧和缸内喷雾的预混及扩散燃烧,但随预混合率的不同呈现不同特征.随着预混合率增加,气缸压力、温度、压力升高率以及NOx排放量均先减后增.增大直喷供油提前角可改善油耗率,降低HC与CO排放量,NOx排放量会升高.与HCCI燃烧比较.采用适当预混合率和直喷供油提前角的复合燃烧,在保持NOx基本不变的条件下能有效地拓宽发动机工况范围,同时降低HC和CO排放量.     

非道路用柴油机降低NO_x排放的试验及数值模拟研究

采用并联式布置文丘里管实现非道路用柴油机废气再循环(EGR),从而降低NOx的排放,并利用GT-POWER软件建立相应的数学模型,模拟喷油提前角和文丘里管系统的旁通阀开闭情况对柴油机放热率和NOx排放的影响。试验和模拟结果表明,在非道路用柴油机上以并联式布置文丘里管后,其排放值能满足欧ⅢA标准;在大负荷开启文丘里管系统的旁通阀时,进气量有所增加,缸压增加,而NOx排放变化不大;在中小负荷开启文丘里管系统的旁通阀时,缸压增加但NOx排放也增加,此时适当推迟喷油能得到缸压和NOx排放的双重改善。     

3105ZD柴油机实现印度排放标准的试验研究

对3105ZD这样标定功率只有33.5 kW的发动机而言,印度排放限值比相应的欧洲STAGEⅢA标准还要苛刻。为使发动机达到印度排放标准,本课题对油嘴凸出量、供油提前角、油嘴孔径、燃烧室等进行了对比及匹配试验,降低了该机的NOx排放,排气烟度也大幅度减小;在优化燃烧的基础上,对颗粒物形成机理及组成进行了分析研究,从减少该机的机油消耗入手,解决了该机颗粒物排放超标的问题,使发动机最终达到了印度G.S.R.448(E)排放标准。     

涡流比对NO_x与Soot排放影响的数值模拟

影响直喷式柴油机缸内燃烧过程和排放特性的因素可归纳为3个方面,即进气系统参数、喷油系统参数以及燃烧系统参数。基于某企业开发的6缸直喷式柴油机,以AVL公司的FIRE v8.5为平台,以进气系统参数具有代表性的物理参数涡流比为对象,研究了它对直喷式柴油机排放性能的影响规律。在涡流比从1.0增加到2.6的过程中,随着涡流比的增大,喷雾重叠加剧,并向燃烧室挤流区域集中,燃烧室凹坑内空气利用率变差,不利于柴油机的扩散燃烧,Soot排放增大;在涡流比增大的同时,降低了整个燃烧室的平均温度,使NOx的生成量降低。     

无灰柴油添加剂降低油耗率和排放的试验研究

采用无灰型柴油添加剂在WD615.50柴油机上进行了外特性和负荷特性试验,比较和分析了燃用0#柴油和添加无灰添加剂的1#燃油时的柴油机的动力性、经济性和排放特性。结果表明,在柴油机不做任何改动的条件下,与燃用0#柴油相比较,燃用1#柴油动力性略有下降;经济性有所改善;HC排放显著降低,外特性和负荷特性试验分别平均下降33%和40%;碳烟排放在负荷特性试验中改善较为显著,平均下降了25%;CO和NOx排放均有所降低。     

ZH1105W柴油机喷嘴参数优化的数值模拟研究

采用多维数值模拟软件STAR-CD及ES-ICE对直喷式柴油机ZH1105W缸内喷雾和燃烧过程进行了三维数值模拟,计算了3种不同喷嘴4×0.32,5×0.27和6×0.22 mm对柴油机燃烧过程的影响以及对NOx和Soot排放的影响,得出了3种不同喷嘴下气缸内的可燃混合物、温度、NOx和Soot的分布图,同时分析了NOx和Soot随曲轴转角的变化情况。研究结果表明,在ZH1105W柴油机中采用5×0.27 mm喷嘴,可以改善燃油雾化质量和油气混合质量,同时获得较好的燃烧和排放性能。     

喷油压力与供油提前角对乙醇柴油发动机的性能影响

通过实验方法研究喷油压力与供油提前角对燃用乙醇柴油混合燃料的发动机性能的影响规律。研究结果表明喷油压力增大,功率升高,油耗增加,烟度显著降低,NOx排放变化不大,HC,CO的排放会增加;转速升高,喷油压力对HC,CO排放的影响减弱;随着供油提前角增大,功率基本不变,油耗先增加后降低,NOx排放升高,烟度降低,HC与CO的排放呈先增大再降低的趋势。