柴油机富氧进气燃用乳化柴油的循环变动与燃烧特性

在直喷柴油机上采用进气增氧（氧气在进气中的体积分数为21%、23%、25%和30%）技术,对燃用不同掺水比乳化柴油（水在乳化柴油中的体积分数为0％、10％、20％和30％）的循环变动及燃烧特性进行研究;实验工况为发动机经济转速、中等负荷,采集20个连续循环,取最大爆发压力值,计算循环变动率。研究结果表明：在纯柴油条件下,随氧含量的增加,缸内最大爆发压力增加,循环变动率降低,燃烧始点提前;在使用乳化柴油时,着火点随水乳化率的增加而推后,但其依然遵循随进气O2体积分数增加而提前的规律;含水率达30%时,着火延迟加大,燃烧组织恶化,循环变动加大。     

柴油机富氧进气燃用乳化柴油的循环变动与燃烧特性

在直喷柴油机上采用进气增氧(氧气在进气中的体积分数为21%、23%、25%和30%)技术,对燃用不同掺水乳化柴油(水在乳化柴油中的体积分数为0%、10%、20%和30%)的循环变动及燃烧特性进行研究;实验工况为发动机经济转速、中等负荷,采集20个连续循环,取最大爆发压力值,计算循环变动率.研究结果表明:在纯柴油条件下,随氧含量的增加,缸内最大爆发压力增加,循环变动率降低,燃烧始点提前;在使用乳化柴油时,着火点随水乳化率的增加而推后,但其依然遵循随进气O2体积分数增加而提前的规律;含水率达30%时,着火延迟加大,燃烧组织恶化,循环变动加大.     

甲醇缸内直喷发动机均质燃烧特性研

在一台四缸柴油机改造的火花点火甲醇缸内直喷发动机上,高负荷时,在进气冲程将燃油喷入缸内,形成近化学计量比的混合气来实现均质燃烧.通过对典型工况的气缸压力的测量和分析,探讨了不同参数对甲醇发动机燃烧特性的影响.结果表明:甲醇缸内直喷发动机最大功率和最大扭矩比原机分别提高5.88%和20.90%,发动机最高热效率可达35.3%,远高于普通汽油机水平.甲醇缸内直喷发动机的滞燃期和急燃期随负荷的增加而变小.全负荷时,甲醇发动机的燃烧放热始点随转速的增大而推迟,滞燃期和急燃期随转速的增大而增加.发动机循环变动随工况的变化规律与滞燃期一致.     

柴油机燃用不同替代燃料的燃烧与排放特性分析

在一台增压发动机上分别进行了燃用生物柴油和二甲醚的燃烧和排放试验研究。研究结果表明:增压发动机在高负荷下燃用生物柴油和二甲醚时,预混合燃烧不明显,出现扩散燃烧单峰的燃烧规律,生物柴油燃烧的单峰规律更明显。与生物柴油相比,二甲醚的缸内压力峰值、压力升高率幅值和放热率峰值均降低;NOx排放大幅下降,HC排放和CO排放升高,碳烟排放和燃油消耗率降低。     

生物油/柴油乳化燃料的燃烧特性

为了研究生物油/柴油乳化燃料的燃烧特性,利用非离子表面活性剂复配,对热解生物油/柴油混合液进行了乳化,测量了乳化燃料的密度、热值、动力黏度及pH值。在SD1110型柴油机台架上进行4种不同配比的生物油/柴油乳化燃料的发动机台架试验,得出了柴油机燃用生物油/柴油乳化燃料和纯柴油的负荷特性和排放特性曲线,并且对乳化燃料和纯柴油的排放特性进行了对比。研究结果表明：生物油体积分数为20%的乳化燃料当量油耗率最低,乳化燃料CO的排放高于柴油的排放,且生物油含量越高CO排放越大,而乳化燃料的NO及碳烟的排放则优于纯柴油的排放。由于生物油/柴油乳化燃料的理化特性与柴油接近,可以作为普通柴油机的燃油使用。     

二甲醚/柴油混合燃料在柴油机上应用

在柴油机上进行了燃用不同比例的二甲醚/柴油混合燃料的试验研究,结果表明,燃油系统不做改动的情况下,燃用二甲醚与柴油混合燃料时,随二甲醚掺烧比例的增加,NOx和碳烟排放均下降,CO和HC排放性能也有所改善,动力性和经济性与原机无明显差异,对改善柴油机的排放有着重要的作用.     

柴油机燃用油焦浆试验

在一台安装了油焦浆燃料供给系统的R180型柴油机上,进行了燃用油焦浆的试验.测量了发动机燃用油焦浆时的转速、转矩、燃料消耗量、排气温度、HC、CO、NOx和碳烟排放量等参数,并与原机燃用0号柴油进行了对比.试验结果表明,在1 200、1 600、1 800 r/min转速下,发动机燃用油焦浆时最大输出功率比燃用柴油时分别下降了约6.2％、19％和21％,排气温度平均升高了约5.3％、19.1％和34.2％.HC排放量在1 200 r/min时比柴油低,在1 600、1 800 r/min时两者比较接近;CO排放量在3种转速下和柴油相近;NOx排放量在3种转速下比柴油低;碳烟排放量在1 200r/min时与柴油比较接近,在1 600、1 800r/min时比柴油高.     

供油提前角对M15甲醇柴油燃烧和排放特性影响的分析

在不同供油提前角下进行柴油机燃用M15甲醇柴油混合溶液台架试验,对燃烧和排放特性进行分析.结果表明:随着供油的提前,M15甲醇柴油混合溶液燃烧时产生的缸内最高压力和最大放热率增加,所对应的曲轴转角前移;CO,HC及碳烟排放得到改善,但NOx排放大幅度上升.     

柴油机燃用甲醇/柴油燃烧与排放特性试验研究

通过配置3种甲醇掺混比例(M5、M10、M15)的甲醇/柴油混合燃料,在不改变柴油机结果参数的条件下,对比研究了柴油机燃用甲醇/柴油混合燃料的燃烧和排放特性。结果表明:与柴油相比,随着甲醇掺混比的增加,柴油机燃用甲醇/柴油混合燃料的缸内最大爆发压力升高,最大压力升高率增加,燃烧始点推迟,瞬时放热率曲线呈单峰分布,放热率峰值增加,其对应的曲轴转角滞后,滞燃期延长;NOx排放略有增加,碳烟排放得到明显改善,CO和HC排放在小负荷时略有增加,在大负荷时增加明显。     

柴油/乙醇燃料发动机缸内燃烧过程的数值模拟

为了研究柴油/乙醇燃料的缸内燃烧过程和污染物生成过程,采用正庚烷、多环芳香烃和NOX生成的化学反应动力学机理表征柴油燃料,柴油简化机理与乙醇简化机理对接后,与三维CFD软件-KIVA进行耦合计算.结果表明,模拟得到的缸内压力曲线与实验值吻合良好;乙醇较高的汽化潜热值使得缸内燃烧温度有所降低,可减少NOX排放;乙醇可以有效提高缸内油-气混合的均匀程度,其含氧特性增加了缸内的氧浓度,使碳烟粒子与氧的碰撞机会增大,抑制了碳烟形成.     

变海拔柴油机可变喷嘴增压系统控制策略研究

根据柴油机的变海拔性能恢复目标,通过热力学分析,对某V型6缸柴油机增压系统运行参数进行估算,确定了可变喷嘴式的增压系统方案,并选择了合适的匹配点,完成了涡轮增压器的选配。基于原机结构参数,采用GT-Power软件建立了性能仿真模型并完成了校核,分别计算了匹配可变喷嘴增压系统的柴油机外特性和部分负荷的变海拔性能,最终确定了增压系统的全工况控制策略。研究结果表明:在外特性工况下,基于高海拔匹配的增压系统通过采用较小的喷嘴环开度可以满足增压系统的功耗需求,实现柴油机的变海拔功率恢复目标;随着海拔的降低,增压系统可以根据进气功耗的变化适当增大喷嘴环开度来实现增压系统变海拔控制目标,同时,保证柴油机的正常运行;在全工况范围内,随着海拔的上升,柴油机对应工况点的喷嘴环开度逐渐减小,在3 000 m以上海拔的高负荷工况采用最小喷嘴环开度。随着负荷的降低,最低燃油消耗运行点从低海拔低转速区偏移至高海拔低转速区。     

涡流室柴油机燃用乙醇柴油的试验研究

在一台涡流室柴油机上进行了燃用乙醇柴油的试验研究。通过在不同负荷工况下,燃用加入不同体积百分比乙醇柴油的试验,结果表明,试验柴油机的经济性和排放都得到明显提高。燃用乙醇柴油的涡流室柴油机有着很好的应用前景。     

EGR率对柴油机排放特性影响的试验

研究了增压直喷柴油机在不同工况下不同EGR率对性能和排放的影响规律,确定了各个工况下EGR率的优化原则,并获取了柴油机最佳EGR率的M AP图,设计出一套EGR电子控制系统,可以对EGR系统中的进气节流阀和EGR阀进行控制,确保不同工况的最佳EGR率。发动机台架试验证实,设计的EGR电控系统按所获取的最佳EGR率运行,可以使NOx排放量降低19.9%,CO和HC排放量略有增加,动力性和经济性与原机相当,对EGR回路冷却可以抑制柴油机因使用EGR技术而导致的PM排放的增加。     

棉籽油作为S195柴油机燃料的试验研究

通过试验研究了S195柴油机燃烧棉籽油与0#柴油的混合燃油时不同喷油压力下喷雾锥角的变化趋势,以及在不同负荷下的有效耗油率.分析可知:适当地提高喷油压力可以改善混合油的燃烧性能;在S195柴油机上燃烧B20混合燃油(由20%的棉籽油和80%的0#柴油组成)时,具有更好的动力性、经济性,为在低速农用柴油机上燃烧棉籽油提供了一个参考依据.     

面向控制的柴油机进排气氧气质量分数估计方法研究

在构建高压回路EGR涡轮增压柴油机气路系统动态模型基础上,设计了柴油机进排气氧气质量分数的龙贝格观测器,实现对柴油机进排气氧气质量分数的估计;利用李雅普诺夫稳定性原理对设计的观测器进行了稳定性分析,分析结果显示,设计的进排气氧气质量分数观测器满足稳定性要求,可以用于进排气氧气质量分数的估计;由于进气歧管不宜安装宽裕氧传感器(UEGO),进气氧气质量分数难以测到,本文推导出一种进气氧气质量分数的计算方法,并对推导出的计算方法进行了仿真对比验证,结果表明,该计算方法能够对进气氧气质量分数进行比较精确的计算估计;最后,对设计的进排气氧气质量分数观测器进行了仿真和试验验证,结果表明,设计的观测器可以对柴油机的进排气氧气质量分数进行准确估计,为基于进排气氧气质量分数的柴油机气路控制器设计奠定了基础。     

增压柴油机文丘里管式EGR性能试验与评估

以某V型增压柴油机为研究对象,选定原机额定工况为设计工况点,设计并搭配了文丘里管式高压废气再循环(Exhaust gas re-circulation,EGR)系统。通过试验研究了不同工况下、不同EGR率对柴油机燃烧与排放性能的影响,在此基础上,针对不同工况下的EGR性能评估及最佳EGR率的确定问题,提出了一种基于灰关联分析优化的多目标灰色决策评估方法。试验结果表明,利用文丘里管可以达到废气的引射要求,能够有效改善柴油机的排放性能。当EGR率升至8%左右时,所有工况点的NOx均能降低25%左右,但烟度及油耗小幅增长;同转速下,柴油机在高负荷、高EGR率时烟度排放量更高,NOx的排放量基本随着EGR率的升高而直线降低;通过优化评估方法可以获得各工况的最佳EGR率,柴油机在低转速工况时,小EGR率获得了更高的综合评估值,因此宜采用小EGR率;随着转速提升,较高EGR率获得更高的评估值;当柴油机转速过高时,过高的EGR率取得的评估值反而下降,因此不宜采取过高EGR率。     

增压柴油机无负荷测功系统的开发

推导了增压柴油机无负荷测功所用的理论公式,并根据该公式设计了无负荷测功系统,采用可视化编程语言设计了无负荷测功试验数据处理系统,用来对试验过程中的大量试验数据进行处理。利用该系统对柴油机进行了不同工况下的无负荷测功试验,试验结果与台架试验的结果之间的差值均不超过5%。     

内摆线单缸柴油机工作过程建模与数值模拟

运用热力学理论建立了新型内摆线单缸柴油机工作过程的数学模型,采用Matlab编制了计算程序,对缸内压力、温度和平均指示压力等主要性能指标进行了仿真研究.结果表明:所建模型能够较好地模拟和预测新型内摆线单缸柴油机性能;新型内摆线单缸柴油机活塞作简谐直线运动,气缸压力高于传统S195型柴油机,最高爆发压力提高了5%,平均指示压力提高了10.7%.说明新型内摆线能量转换机构能够改善内燃机工作过程.     

变工况柴油机余热回收系统中混合工质模拟研究

针对柴油机变工况下的排气特点,设计了一套有机朗肯循环余热回收系统.通过实验和理论计算,研究共沸混合工质和非共沸混合工质在不同蒸发压力下对车用柴油机不同运行工况的有机朗肯循环余热回收系统性能的影响.研究结果表明,柴油机变工况下,非共沸混合工质R415B的ORC系统(火用)损率平均值比共沸混合工质R508A低38％.通过对比分析,非共沸混合工质R415B最适用于变工况车用柴油机有机朗肯循环余热回收系统,最大净输出功率约为27.60 kW.