进气道喷水对柴油机性能的影响特性研究

利用GT-Power软件建立某型单缸柴油机的仿真模型,并用实验数据进行标定,使模型具有足够的预测精度,并在此基础上研究进气道喷水质量和流量对单缸柴油机综合性能的影响特征。研究结果显示,当水油质量比为30%,喷水流量为10 kg/h时,柴油机的综合性能达到较佳。和原机相比,动力性和燃油经济性都提高3%左右,Soot排放量减少约9.8%,NOx排放量减少约12.8%。     

Miller循环对单缸柴油机性能的影响特性研究

利用GT-Power软件建立某型单缸柴油机的仿真模型,在此基础上通过改变进气门关闭时刻深入研究Miller循环对单缸柴油机综合性能的影响。研究结果显示,进气门延迟关闭角度为0℃A和5℃A时,柴油机的综合性能较佳。与进气迟闭角为0℃A时相比,进气迟闭角度为5℃A时的NOx排放最大会下降10.56%,输出扭矩也有所减少,但Soot排放和燃油消耗率有所增加,且Soot排放的增长率最大超过27.9%。     

HF495Q3柴油机供油提前角的优化选择

针对HF495Q3柴油机标定了26个工况点,同时改变供油提前角进行了柴油机性能试验,分析了不同供油提前角对柴油机各标定工况动力性、经济性和排放性的影响。根据柴油机的工作特点,基于实验数据,运用模糊数学理论,通过模糊选择,优化出柴油机2000rpm、负荷100%工况和2000rpm、负荷50%工况的最佳供油提前角分别为17°CA和14°CA。     

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%。     

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%。     

柴油机全负荷工况最佳供油提前角的模糊选择方法

针对495Q3柴油机全负荷工况下不同供油提前角时的性能进行了试验,分析了不同供油提前角对柴油机全负荷工况动力性、经济性和排放性的影响。根据柴油机的工作特点,基于试验数据,运用模糊数学理论,建立了供油提前角与柴油机动力性、经济性、排放性之间的模糊关系及隶属函数,通过模糊选择,优化出柴油机全负荷工况的最佳供油提前角为14°CA。     

柴油机工作过程模拟及进气相位优化

利用AVL—Boost软件对4B26柴油机进气过程进行仿真建模,在验证仿真模型的基础上,通过探讨进气提前角和进气迟闭角对柴油机性能影响,对原机的配气相位进行优化。结果表明,原机配气相位导致柴油机在转速较低工况时,缸内出现明显的充量倒流现象;综合考虑进气提前角和进气迟闭角对4B26柴油机性能的影响,建议将进气提前角和进气迟闭角定为12°CA和38°CA。     

多级喷射对柴油机燃烧与NOx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%。     

进气道喷水蒸气对车用柴油机性能影响实验研究

利用发动机尾气中余热使水蒸气汽化的方式,通过进气道喷水蒸气参与燃烧的方法,对车用柴油机性能影响进行了研究。实验证明,改造后柴油机的油耗率并不能明显降低;当转速低于1800rpm时,扭矩低于原机,但当高于1800rpm时,扭矩会有所提高,提高的最大幅度达57.4%;柴油机排烟温度比原有状态略有降低;在100%负荷时,NOx排放由9.0g/kWh降为7.1g/kWh,降幅为22.2%;CO排放随负荷变化略有起伏,但总体趋势还是减小的;HC排放比原机有所降低,降低幅度最大为3.7%。此方法具有对柴油机改动小,喷水系统相对独立的优点。     

米勒循环柴油机性能优化计算分析

基于GT-Power软件对12V26型柴油机进行仿真模拟。通过与实验数据的比对,验证了模型的可靠性。分析不同进气门关闭角度对柴油机性能参数与排放的影响。结果表明:采用米勒循环使压缩终点压力温度有效降低。再重新匹配压缩比以补充米勒循环造成的进气损失,重新匹配喷油正时角度以优化燃烧,降低Soot排放。在采用米勒循环M40的基础上重新匹配最佳增压比16.5和最佳喷油正时角-16℃A时,可保证与原机功率相同,油耗降低12.84 g/(kW·h),NOX减排22.08%,Soot减排57.2%。     

某柴油机高原工况性能模拟分析

为了研究大气压力对增压中冷柴油机性能的影响,使用GT-Power软件建立某8缸增压中冷柴油机的工作过程仿真模型。改变模型边界条件中的压力,模拟柴油机在不同高原上工作时的外界环境,分析了大气压力的变化对柴油机各项性能参数的影响。计算结果表明,随着大气压力的降低,该柴油机的功率、扭矩和缸内最大压力降低;燃油消耗率升高,热效率降低;在低转速区大气压力的变化对于柴油机的影响要大于高转速区;涡轮增压器的压比和转速升高,压气机进气流量减少。     

预喷射对柴油机不同燃烧室性能影响的试验研究

以某四缸直喷共轨轻型车用柴油机为样机,对三种不同结构燃烧室在无预喷和有预喷时的性能进行试验研究,对比分析不同预喷提前角下的燃油经济性、排放性等。结果表明:在最大转矩点有较大相对容积比的1号燃烧室在无预喷和有预喷时具有较优的碳烟排放和恶化的NOX排放,同时三种燃烧室在预喷提前角为12°CA时有较为折中的排放特性。最大转矩转速50%负荷时有中等相对容积比的3号燃烧室有较优的NOX和碳烟排放特性。     

某柴油机进排气提前角的选优

为了寻找柴油机在动力性能、燃油消耗率以及排放之间的平衡,获得更好的综合性能,基于GTPower软件,利用柴油机的基础参数,建立柴油机的整机GT-Power模型并用试验数据进行校准。然后设置多组进气提前角和排气提前角的值进行数值模拟,分别分析进排气提前角对柴油机功率、燃油消耗率、充量系数等参数的影响。最后综合考虑多方面的因素,得出进气提前角定在21℃A左右,排气提前角定在76℃A左右较为合理的结论。     

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.     

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。     

非道路用直喷式柴油机排放性能改进

对一台非道路用四缸直喷式柴油机进行了排放性能的改进。通过对样机喷油系统的分析计算，确定了不同的试验喷油泵和喷油器偶件，调整了供油提前角，并与不同涡流比的气缸盖进行了优化匹配试验。排放试验参照欧盟非道路用柴油机八工况法进行，测取了该机微粒PM、NO-HC和CO排放量，排气烟度和燃油消耗率等参数。试验结果表明，在未采用柴油机先进排放控制技术的情况下，合理的优化匹配可以改善该机的燃烧过程，不仅有效降低了该机的有害排放量，达到了非道路用柴油机欧Ⅱ排放标准，而且使燃油消耗率保持在一个较低的水平。     

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。     

车用二甲醚发动机的外特性和排放试验

在D6114ZLQB型柴油机上进行了燃用二甲醚的外特性和排放试验。和燃用柴油相比,二甲醚发动机动力性能特别是低速扭矩有了很大的提高;NOx和HC排放体积分数显著降低,CO排放量比柴油机有所升高,二甲醚发动机的排放全面达到欧排放标准;二甲醚发动机在全工况范围内实现了无烟排放,微粒排放仅为欧标准的50%。安装二甲醚发动机的城市客车样车的性能优于柴油车。     

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。     

柴油机各缸工作不均匀性对Nox排放量的影响

采用高速数据采集系统实测直喷式柴油机气缸压力，通过气缸压力计算分析燃烧放热规律，建立了由放热率预测直喷式柴油机NOx排放的模型，并验证了该模型的精度与准确性。通过实测多缸柴油机各缸压力，利用该模型计算各缸在各工况下的NOx排放，分析了柴油机各缸工作不均匀性对NOx排放的影响。结果表明，多缸机由于各缸压力不均匀，其NOx排放量有一定的差别，气缸压力大，NOx排放量也大；降低柴油机各缸工作不均匀性可降低NOx排放量。