灰分和碳烟分布对DPF再生性能的影响研究

运用三维仿真软件(CFD)建立柴油机后处理系统(DOC+DPF)三维模型,分析了微粒捕集器孔道内部碳烟和灰分分布不均匀对其再生特性的影响。结果表明:排温较高时,“线性增加”型的碳烟分布再生温度温升速率快,再生效率高,“线性减少”型的碳烟分布温升速率较慢,峰值温度高,再生效率差;孔道进口末端灰分沉积越多,再生温度峰值和压降越大;非对称结构有利于降低DPF的再生压降和提升载体的再生效率,延长DPF寿命。     

喷油策略耦合EGR对不同燃料柴油机性能影响

以高压共轨柴油机为研究机型,运用AVL Fire构建其燃用纯柴油(B0)、纯生物柴油(B100)和B70N30(体积70%生物柴油+30%正丁醇)的三维CFD模型并进行验证。利用该模型模拟研究不同EGR率和喷油定时条件下三种燃料对发动机排放特性的影响。研究表明:同一EGR率下,与B0相比,B100和B70N30燃空当量比减小,缸内活性基(OH、O)浓度升高,NOx排放增大而碳烟(Soot)和CO排放降低;与B100相比,B70N30含氧量增加,滞燃期延长,导致Soot和CO排放降低。在相同喷油时刻下,相比B0和B100,燃用B70N30时局部高燃空当量比区域减少,CO与Soot生成降低,NOx排放高于B0;随喷油时刻过度提前至24°CA BTDC时,三种燃料的理化特性对Soot排放影响较小。     

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。     

基于响应曲面法的柴油机SCR性能预测

针对柴油机选择性催化还原(SelectiveCatalyticReduction,SCR)系统在不同工况下运行时性能差异较大,搭建了带SCR系统的柴油机测试台架,在对SCR系统性能测试的基础上,利用GT-POWER建立SCR系统模型,分析不同排气温度、不同排气流量、不同氨氮比对SCR性能的影响,并基于Box-Behnken设计与响应面法对柴油机SCR系统进行了研究,以排气温度、排气流量、氨氮比为变量因子,以NO_X转化效率与NH_3逃逸率为优化目标进行响应曲面优化。结果表明:排气温度对SCR性能影响较大,250～450℃为SCR最佳转化效率区间,NO_X转化效率均在80%以上,NH_3逃逸率均在5%以内;排气流量增加使NO_X转化效率下降,NH_3逃逸率上升,排气流量在200kg/h以上尤为明显,排气流量每增加50kg/h,NO_X转化效率平均下降3%,NH_3逃逸率平均增加4%;氨氮比增加使得NO_X转化效率提升,同时NH_3逃逸率增加,氨氮比在0.9以上能使NO_X转化效率保持较高水平,氨氮比在0.9以下能保证较低的NH_3逃逸率,氨氮比的选择尤为重要。根据响应曲面结果得出:不同的排气温度与排气流量配合不同氨氮比可提高NO_X转化效率,降低NH_3逃逸率,当排气温度为350℃,排气流量为200 kg/h,氨氮比为1.0时,SCR性能最佳,NO_X转化效率达到96.4%,NH_3逃逸率仅0.5%。该研究为SCR系统在柴油机不同工况下运行时的尿素控制提供有效的指导依据。     

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.