豆油甲酯燃烧特性与热电偶颗粒测量法试验研究

基于热电偶颗粒测量法,研究多种掺混比例下豆油甲酯的燃烧特性,分析了不同分区火焰的温度特征,并且计算得到了燃烧后的碳烟质量流量;研究了在开式常温常压条件下,豆油甲酯燃烧和碳烟排放的变化规律.研究结果证明:随着豆油甲酯在0#柴油中体积份额的增加,主反应区火焰温度逐渐上升,而碳烟质量流量随之下降.试验和计算为揭示生物柴油的燃烧和排放规律,提供了新的方法和重要的参考.     

乙醇/柴油燃烧颗粒状态特征试验研究

针对柴油机燃用乙醇/柴油的燃烧颗粒,采用热重分析、扫描/透射电镜和颗粒分级采样的方法,研究乙醇/柴油燃烧颗粒的状态特征,探讨颗粒组分、粒径分布和微观结构随乙醇掺混比例的变化规律.热重分析结果表明,碳烟约占乙醇/柴油燃烧颗粒总质量的75％;随着乙醇掺混比例的增加,颗粒组分中的可溶性有机物比例升高,硫酸盐比例下降.颗粒分级采样结果表明,掺混乙醇后,粒径在0.78 ～ 1.4 μm范围内的颗粒减少,粒径为0.25 μm的颗粒增加,颗粒粒径向小粒径方向移动.扫描/透射电镜结果表明,随着乙醇掺混比例的增加,颗粒的团聚程度提高;颗粒微观结构呈聚合、内核-外壳和无序结构.     

生物柴油发动机燃烧火焰与放热过程特性研究

为研究生物柴油与柴油燃烧及放热过程的差异,应用高速摄影采集了柴油机燃用豆油甲酯和柴油的缸内燃烧火焰图像,实测了缸内压力示功图.以直接的火焰辉度图像结合放热规律分析,揭示了生物柴油和柴油缸内燃烧的历程.在未调整发动机燃烧系统参数的前提下,生物柴油因弹性模量大和十六烷值高的综合贡献,使着火时刻较柴油提前1.5°CA,其中生物柴油开始喷油时刻较柴油提前0.7°CA;在速燃期生物柴油燃烧火焰最亮辉度和持续时间均低于柴油.在燃烧的最后阶段,没有明显火焰的化学反应释放出的热量仅占2％ ～3％.     

汽修车间柴油机排出碳烟颗粒净化处理的研究

研制了一种具有自动再生、净化效果良好的燃烧净化器加捕集器装置。以X195柴油机上的试验结果表明，该捕集器能够在柴油机较宽转速和负荷范围内有效净化柴油机排气中碳烟颗粒，净化效率高达90％左右。从燃烧净化器加捕集器装置的结构看，该装置非常适用于汽修车间内柴油汽车排出碳烟颗粒的净化处理。     

氧浓度对正庚烷扩散火焰中碳烟理化特性的影响

通过搭建同轴层流扩散燃烧实验台架,进行了氧浓度对正庚烷/甲苯火焰碳烟颗粒理化特性的影响研究,采用拉曼光谱仪(Raman)和热重分析仪(TGA)进行了碳烟颗粒的石墨化程度及氧化反应活性分析。结果表明:在层流反扩散火焰中,氧气浓度增加可使得碳烟颗粒生长进程加快,石墨化程度增加,反应活性降低;相同氧气浓度下,在正庚烷/甲苯中掺混10%聚甲氧基二甲醚可使碳烟颗粒石墨化程度降低,反应活性升高。     

柴油机后处理DOC+DPF性能试验研究

在一台非道路国四用高压共轨柴油机上,利用试验台架研究了柴油机后处理柴油氧化催化器(diesel oxidtation catalyst,DOC)、柴油颗粒过滤器(diesel particulate filter,DPF)在不同温度条件下内部的化学特性。结果表明,在一定温度条件下,DOC对未燃HC、CO具有较高的转化效率,对NO的催化氧化效率随温度升高先升后降;同时,催化剂和NO2有助于降低炭烟燃烧所需的化学活化能,提高炭烟燃烧速率。研究结果对深入理解柴油机后处理DOC+DPF的工作过程具有重要的指导作用。     

碳烟传感器、碳烟微粒捕集器的结构与原理

柴油机作为农业机械和汽车的动力,其使用范围越来越广泛。柴油等重碳氢化合物的不完全燃烧会形成大量的碳烟。虽然柴油机的一氧化碳和碳氢化合物的排放量比汽油机低,但是排出的黑烟同样会造成周围空气的污染。为了减少空气污染,满足节能环保的总要求,为此,在电控柴油机上设置了碳烟传感器和碳烟颗粒捕集器。本文介绍了柴油发动机安装的碳烟传感器和碳烟微粒捕集器的主要性能、基本结构以及工作原理。     

适用于高强化柴油机的燃烧模型

提出了一个适用于高强化柴油机燃烧过程的准维三区模型。该模型不但考虑了预混燃烧对柴油喷雾发展和油气混合的影响 ,而且考虑了火焰和燃烧产物包围喷雾油束对燃烧过程造成的影响。     

降低柴油机有害排放物的措施

柴油机的排放物按其物理形态划分，可分为气态排放物如：CO、HC、NOx及SO2和颗粒排放物两大类。颗粒排放物就是除纯水以外的颗粒，直径大于0．001μm的任何固态或液态微颗粒或亚微颗粒。柴油机尾气排故中所含颗粒物质主要有碳、碳氢化合物、硫化物、铅化物和含金属元素的灰分等物，通常称为碳烟或碳粒。含金属元素的颗粒主要来自燃油和润滑油的添加剂以及运动件间摩擦所产生的磨屑等。未燃烧的燃油和润滑油以液态状颗粒凝聚在排气管内，然后排放出去。直径较大时表现为白烟，直径较小时表现为兰烟。为了改善柴油机的点火性能，提高柴油…     

改性生物柴油碳烟与NOx排放试验

针对生物柴油氧化安定性较差、NOx排放偏高的情况,添加抗氧化剂(BHA)对生物柴油进行燃料改性,分析了抗氧化剂对生物柴油氧化安定性的影响,讨论了改性前、后生物柴油粘度随温度的变化规律。测量了高压共轨柴油机燃烧改性生物柴油的排放污染物随转速、负荷的变化规律。探讨了抗氧化剂改善生物柴油碳烟、NOx排放的作用机理。研究结果表明:燃料改性后,生物柴油的氧化安定性大幅度提高,燃油粘度略有降低;发动机的碳烟、NOx排放均明显下降,特别是在中、高负荷时效果显著;燃烧过程中抗氧化剂抑制了脂肪酸长链分子的高温裂解,促进了自由基的淬熄效应,由此改变了碳烟与NOx排放之间此消彼长的关系。     

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。     

小缸径直喷柴油机喷雾与燃烧三维数值模拟

应用CFD软件对一台小缸径增压中冷柴油机进行了喷雾燃烧数值模拟,得到了详细的喷雾发展形态、燃油浓度分布和燃烧过程温度场、有害排放物分布等重要信息,为燃烧室结构优化设计和与油嘴匹配奠定基础。计算结果表明,计算示功图与实测值吻合较好;喷油阶段,油束存在碰壁现象,燃烧室凹坑底部燃油浓度较高;随着活塞下行,锥台与凹坑连接处空气运动较弱,燃油浓度较高,同时NOx与Soot生成与混合气浓度、空气运动、温度有密切联系。     

喷射器位置对天然气发动机燃烧特性的影响

以高压直喷天然气发动机为研究对象,借助计算流体仿真软件CONVERGE探究高负荷下喷射器布置对缸内燃烧及排放特性的影响。每种燃料(柴油和天然气)分别通过2个独立喷射器实现缸内高压直喷,设计了中心对称和左右对称两种布局方式,并基于每种布置开展喷射器距离对发动机性能的影响研究。结果表明:喷射器距离影响柴油火核与射流区的相对位置,进而影响对天然气的引燃效果。两种布置方案下燃料分布差异大,随着喷射器距离增大,左右对称布置下富燃现象得到改善,中心对称布置下更多燃料分布在近壁处,火焰传播速度减慢;采用中心对称布置,燃烧持续期缩短,指示平均有效压力和缸内峰值压力提高,燃烧重心CA50提前,soot排放减少而NOx排放增加。     

不同喷孔夹角的直喷柴油机涡流室燃烧系统性能分析

为改善燃烧室内喷雾的空间分布,增强气流运动,促进油气混合,基于前期研究提出的新型直喷柴油机涡流室燃烧系统,对146°、150°、154°喷孔夹角的3种不同喷油嘴在燃烧室内的喷雾、混合气形成与燃烧过程进行了数值模拟.结果表明:从燃空当量比总体分布来看,采用146°喷孔夹角时混合气最均匀.燃烧涡流和逆挤流对速燃期的燃烧室内温度分布有较大的影响.154°喷孔夹角的NO排放量最低,而146°喷孔夹角的碳烟排放量最低.综合来看,150°喷孔夹角有较好的排放性能.     

柴油机燃油喷雾和燃烧过程的数值模拟

介绍了作者开发的柴油机燃油喷雾和燃烧过程三维数值模拟程序的数学模型。以ＺＨ１１０５型柴油机的３种燃烧室为例,用该计算程序对燃油喷雾和燃烧过程进行了具体模拟计算,并与试验结果进行了对比,结果证明,程序具有较好的预测内燃机燃油喷雾和燃烧过程的能力。     

低排放的直喷式柴油机燃烧室形状的研究

针对６１１０直喷式柴油机进气系统和喷油系统的特点,设计了几种缩口燃烧室,研究了燃烧室形状对高压喷射直喷式柴油机性能和排放的影响规律,试验结果表明,缩口燃烧室有利于实现柴油机的动力性,经济性 和排放指标的折衷,特别是创造了氮氧化物排放和微粒排放同时降低的条件;大的底台体积和较长唇部的缩口燃烧室有利于延迟喷油,可以更加有利于氮氧化物和微粒排放的降低,喷油提前角和喷雾锥角决定着燃汪在燃烧室内的落点高度,     

柴油机气缸内工质辐射物性参数计算模型

对Ｇ４１３５型直喷式柴油机建立了一个辐射多区多维模型,包括缸内工质的几何空间模型、辐射温度模型,以及辐射发射系数、吸收系数及燃料油滴的散射系数模型。综合考虑碳烟的形成和氧化过程提出了一个新的辐射温度模型,代替过去仅用平均气体温度作为辐射温度的简单方法,并分析了在不同工况条件下,各区域平均吸收系数的变化趋势。结合实验数据进行了编程计算,计算所得的气缸内工质辐射物性参数结果及其变化趋势与实验相吻合,这     

小型直喷式柴油机喷油特性及缸内空气运动的研究

利用高速纹影摄影法,在定容燃烧喷雾装置上,针对小缸径直喷式柴油机上常见的“ω”型和四角形两种燃烧室的空气运动、油束形状及油束碰壁后的反溅效果等进行了研究,取得一些结果。     

涡流室柴油机燃烧过程模拟

利用FLUENT软件构建了描述S195型涡流室单缸柴油机燃烧过程的三维数学物理模型，并对气体在涡流室内的运动情况进行了数值模拟分析，获得了缸内气体的压力变化、温度变化以及碳烟排放的情况。实测结果表明，该模型能够比较准确地模拟涡流室柴油机的燃烧过程。     

天然气发动机点火室结构优化模拟研究

为改善大缸径稀燃天然气发动机的点火可靠性,在一台缸径为320mm的点火室式天然气发动机上,应用三维CFD软件CONVERGE进行了数值模拟,分析了点火室喷孔个数、锥形喷孔以及中心喷孔对天然气发动机燃烧和排放性能的影响。研究表明:7孔点火室火焰射流分布更为均匀合理,且在功率和排放上都优于原机;锥形喷孔方案有利于提高火焰射流的贯穿距,提高功率和热效率,并降低NOX排放;中心喷孔方案的优化效果与中心喷孔的直径有关,中心喷孔直径为1.5mm和2.5mm时,可以提高发动机功率并降低NO_X排放。