电控共轨柴油机燃用天然气-柴油双燃料燃烧特性的研究

【目的】在电控共轨柴油机上应用液化天然气,为电控共轨柴油机增加天然气供给系统和双燃料电控系统,将其改装为天然气-柴油双燃料发动机,天然气在进气歧管前通过混合器与空气混合,引燃柴油由原高压共轨系统供应,喷油量和喷油正时由双燃料ECU控制.【方法】在双燃料发动机试验台架上,对比研究了发动机转速为1 200r/min,负荷率为25%和75%时,原柴油机与双燃料发动机的燃烧特性.【结果】与原机相比,双燃料发动机缸内压力和缸内温度升高;25%负荷时,压力升高率和瞬时放热率降低,75%负荷时升高;双燃料发动机峰值压力循环变动系数升高.与25%负荷相比,75%负荷时,原机与双燃料发动机缸内压力、压力升高率、缸内温度和瞬时放热率增大;与25%负荷相比,75%负荷时,原机的峰值压力循环变动系数升高,而双燃料的峰值压力循环变动系数降低.【结论】与原机相比,双燃料发动机燃烧特性在小负荷与大负荷时,变化趋势不同.     

电控共轨柴油机燃用液化天然气-柴油双燃料循环变动的特点

为在柴油机上应用液化天然气,将电控共轨柴油机改装为柴油引燃天然气的双燃料发动机,天然气在进气歧管前通过混合器与空气混合,引燃柴油由原高压共轨系统供应,喷油量和喷油正时由双燃料电控单元(electronic control unit,简称ECU)控制。在双燃料发动机试验台架上,对比研究发动机转速为1 200 r/min,负荷率为25%、75%时,原柴油机与双燃料发动机的燃烧循环变动。结果表明,与原机相比,双燃料发动机峰值压力循环变动系数、峰值压力升高率循环变动系数和平均指示压力循环变动系数均升高;与25%负荷率相比,75%负荷率时,原机的峰值压力循环变动系数和峰值压力升高率循环变动系数增大,平均指示压力循环变动系数降低;双燃料发动机的峰值压力循环变动系数、峰值压力升高率循环变动系数和平均指示压力循环变动系数均降低。     

掺烧比对共轨柴油机燃用LNG-柴油双燃料循环变动的影响

【目的】研究掺混比对双燃料发动机循环变动的影响,将电控共轨柴油机改装为柴油引燃天然气的双燃料发动机,天然气在进气歧管前通过混合器与空气混合,引燃柴油由原高压共轨系统供应,喷油量和喷油正时由双燃料ECU控制.【方法】利用发动机试验台架,对比分析了转速为1 600r/min、50%负荷和1 200r/min、100%负荷下,柴油机和不同掺烧比的LNG-柴油双燃料发动机的燃烧循环变动.【结果】随掺烧比的增大,转速为1 600r/min、负荷为50%时,双燃料发动机峰值压力平均值增大,而转速为1 200r/min、负荷为100%时,双燃料发动机的峰值压力先增大后减小;峰值压力标准差增大,循环分布分散;峰值压力升高率的平均值和标准差均增大,循环分布分散;平均指示压力平均值降低,标准差增大.【结论】与柴油机相比,双燃料发动机循环变动系数增大.     

替代率对柴油引燃天然气发动机性能的影响

为研究替代率对柴油引燃压缩天然气(CNG)发动机性能的影响,将涡轮增压柴油机改装为柴油引燃天然气的双燃料发动机.在原柴油机柴油喷射系统中加装喷油泵齿条限位装置,并加装电控系统和天然气供给系统,控制柴油和CNG的喷射量.利用发动机台架试验,对比分析不同替代率对柴油引燃天然气双燃料发动机燃料经济性和排放特性的影响,研究了双燃料发动机在转速为1 400r/min、全负荷下的NOx、HC、CO与碳烟排放及有效燃料消耗率.结果表明:与原柴油机相比,双燃料发动机替代率为32.7%、38.9%、41.6%、47.2%、51.3%、55.8%、61.5%、65.8%、70.7%、75.8%和80.9%的有效燃油消耗率平均降低了5.4%;NOx排放平均升高了22.1%;HC排放平均升高了344倍;CO排放平均降低了20.1%;碳烟排放平均降低了47.9%.     

混合比对正丁醇/柴油混合燃料HCCI发动机燃烧特性的影响

以1台水冷、自然吸气双缸柴油机的2#缸改造成的HCCI发动机为试验对象,研究混合比对正丁醇/柴油混合燃料HCCI发动机燃烧特性的影响.利用发动机台架,采用不同混合比燃料依次进行试验,对比分析了正丁醇/柴油混合燃料HCCI发动机在转速为1 000r/min、过量空气系数为2.5、进气温度为140℃下的缸内压力、压力升高率、燃烧放热率、缸内温度、循环变动系数等参数.结果表明:混合比对HCCI发动机燃烧特性影响很大;随混合比升高,峰值缸内压力、峰值压力升高率和最大燃烧放热率先升高后降低且峰值出现时刻滞后;缸内温度下降,峰值压力循环变动系数先降低后升高,指示热效率升高但不显著.     

基于AVL-FIRE的生物柴油/正丁醇混合燃料燃烧与排放特性仿真分析

【目的】研究生物柴油-正丁醇混合燃料的燃烧与排放特性.【方法】基于AVL-FIRE燃烧仿真软件对BD100、BD90N10、BD70N30 3种不同掺混比的生物柴油-正丁醇混合燃料进行缸内燃烧仿真与分析,对比3种不同燃料的缸内压力,温度分布,NO_x和soot排放.【结果】在发动机1 400 r/min,小负荷工况下运行且循环喷油量一定时,随着混合燃料中正丁醇掺混比的增大,缸内最大爆发压力减小,但峰值都出现在7°CA附近;缸内温度略有降低.由于正丁醇汽化潜热大,导致缸内混合气温度降低,因此随着正丁醇掺混比的增大,混合燃料的氮氧化物排放降低;正丁醇的高含氧量能够使混合燃料的碳烟排放降低.【结论】随着正丁醇掺混比的增大,缸内最大爆发压力减小;缸内温度略有降低.     

柴油机燃用FAME-柴油混合燃料的燃烧动力性研究

对增压柴油机燃用FAME-柴油混合燃料进行了燃烧动力性的试验研究.结果表明,随着FAME含量的增加,燃烧始点提前,缸内平均压力和平均温度都升高.在燃烧后期,BD100的缸内温度最低;中低负荷时,随着FAME含量增加,耗油率稍有增加,热效率有所降低,对于FAME含量小于40%的混合燃料与BD0相比,有效耗油率平均升高了1.03%,有效热效率降低了0.5%;HC,CO和PM的平均排放及平均烟度值分别降低了20%,35%和73%,47%,而NOX的排放量增加了3%.     

单缸直喷式柴油机燃用生物柴油性能研究

【目的】了解生物柴油在柴油机上的燃烧特性和排放特性。【方法】在一台单缸直喷式柴油机上进行了燃用生物柴油与柴油的对比试验,对燃用生物柴油时的燃烧压力、滞燃期、放热规律以及排放规律等进行了系统研究。【结果】与燃用柴油相比,生物柴油滞燃期低,燃烧持续期长;当转速为1500 r/min,平均有效压力为0.531 MPa时,生物柴油最大燃烧压力、最大压力升高率以及最大燃烧放热率分别较柴油降低1.91%,30.1%和29.32%;当转速为1500 r/min时,燃用生物柴油时的比油耗平均较柴油高11.6%,燃用生物柴油时的HC、CO和烟度排放量分别较柴油平均降低17.17%,26.73%和37.85%,NOx排放量平均较柴油高21.93%。【结论】燃用生物柴油油耗增加,除NOx外其他排放量减少。在不改变发动机结构的前提下,生物柴油可以作为柴油的替代燃料在柴油机上使用。     

转速和冷却液温度对汽油HCCI燃烧特性和排放的影响

为研究转速和冷却液温度对汽油HCCI燃烧特性和排放的影响,在一台改造的试验发动机上进行相关的试验.结果表明:随着转速的增加,转速升高,缸内峰值压力升高,缸内温度变化不大,只是最高温度对应的曲轴转角提前,燃烧始点对转速不敏感,燃烧持续期缩短;当冷却液温度升高,缸内峰值压力和压力升高率升高,瞬时放热率增大,缸内峰值温度和燃烧始点基本不受冷却液温度变化的影响,冷却液温度升高,缸内向外散失的热量减少,燃烧持续期缩短,HC和CO排放减少,由于缸内温度一直不是很高,不利于NOx排放生成,在本次试验中测得的排放为零.     

复合HCCI模式下进气温度对燃烧和排放特性的影响

【目的】改善均质压燃(HCCI)的燃烧状况,降低排放.【方法】试验在一台改装的HCCI发动机上通过增加缸内直喷系统,研究进气温度对HCCI发动机的燃烧、排放特性及其对性能的影响.【结果】进气温度对缸内压力和压力升高率及瞬时放热率的影响十分显著,缸内压力、压力升高率及瞬时放热率的峰值都随着进气温度的升高而增大(缸内压力变化的最大值约1.5 MPa,瞬时放热率的差值最大约为0.05kJ/℃A),且其出现的曲轴转角位置都有所提前.复合HCCI模式下,随着进气温度的升高,CO和HC的排放都有所降低,NOx的排放先降低后升高(进气温度为140℃时接近零排放),但总体处在较低的范围.【结论】进气温度对HCCI发动机影响比较显著,进气温度的提高有利于HCCI的燃烧,使得发动机的性能得到提升,排放得到改善.     

4190ZLC-2型船用柴油机燃油系统电控化改造

阐述了4190ZLC-2船用柴油机喷油系统电控化改造的实验方案.通过改变喷油泵柱塞直径的大小、喷油器喷孔直径的大小及喷油定时参数来分析影响柴油机经济性（耗油率）、排放性能（NOx,CH浓度的排放）和燃烧性能的相关因素.并分别在负荷特性和推进特性下,对该柴油机改造前后的燃烧性能和排放性能进行分析对比.从而给后续柴油机燃油系统改造提供理论和试验依据.     

轨压与喷油提前角对柴油机NOx排放的影响研究

结合某小型直列4缸、直喷式、增压中冷、电控高压共轨柴油机,通过试验研究了十三工况点下不同共轨压力和喷油提前角参数组合对柴油机NOx排放的影响,并分析了NOx形成机理与喷油参数轨压、喷油提前角改善柴油机排放的作用。结果表明:NOx排放值随着轨压的增大基本上均呈现逐渐增大趋势,并且随着喷油提前角的增大而增高,同时轨压对NOx排放值的影响小于喷油提前角的影响;喷油提前角应在8~10°间选取,轨压选1 200 bar左右较为合适;仅改变喷油参数轨压和喷油提前角难以实现全工况的NOx排放值达标。     

柴油机漏气率对其性能影响的研究

采用对比试验的方法 ,研究了柴油机缸内气体泄漏对其动力性和经济性的影响。研究结果表明 :漏气不仅带走质量和内能 ,同时也影响发动机的燃烧过程。随着漏气率的增大 ,柴油机有效功率非线性下降 ,而耗油率非线性上升 ,且耗油率的上升率大于功率的下降率 ;同时表明不能单一用静态时气缸最高压力作为发动机送修的判定依据     

用排气管温度加热气化醇类燃料在柴油机上的试验研究

 针对高原地区空气含氧量低,发动机功率不足,以及有限的石油和空气污染严重等问题。结合柴油机的结构特点、醇类燃料的特性,在不改变原机结构的前提下,增设一套醇类燃料（甲醇或乙醇）供给装置,醇类燃料供给装置供给的醇类靠排气温度加热气化并同进气流一同流入气缸。醇类燃料供给装置与原供油装置相互配合,实现辅助燃料（轻柴油）引燃,主要燃料为甲醇或乙醇,从而在达到不降低发动机功率的状况下,醇类燃料替代柴油,并且有效降低排放的目的。试验表明：此方法简单可行,除在单缸柴油机上采用外,可向多缸机推广应用,这对解决能源紧缺,降低排放,实现可持续发展,有较强的现实意义。同时对改善高原地区发动机动力性,有着其特殊的作用。     

柴油-丁醇复合喷油燃烧模式的排放研究

在试验柴油机上进行了柴油缸内直喷结合丁醇气道喷射的复合喷油燃烧试验，分别研究了转速1 400 r/min和1 900 r/min、平均指示压力0.5 MPa和1.0 MPa 4个工况下丁醇气道喷射比例对复合喷油燃烧排放特性的影响.结果表明，丁醇比例是柴油-丁醇复合喷油燃烧过程的重要控制参数.随丁醇比例的增大，碳烟排放降低，氮氧化物排放轻微增加，HC和CO排放显著增加.与柴油-丁醇混合燃料直喷燃烧模式相比，相对低的指示热效率和高的HC排放是柴油-丁醇复合喷油燃烧面临的主要问题，因而需要对丁醇气道喷射策略进行进一步的优化.     

X195柴油机掺水燃烧的试验研究

 结合195柴油机的结构特点,在不改变原机任何结构的前提下,增设一套供水系统,发动机工作时,喷水器适时向气缸内喷射一定量的水,喷入气缸的水微粒在高温高压的条件下产生“微爆”效应,使柴油颗粒进一步雾化和高度分散,与空气混合更加均匀,促使燃料完全燃烧,以达到节油,降污的目的。试验结果表明,增设的供水系统工作性能的可靠,掺水燃烧时比油耗及排烟度等明显下降。     

西北地区掺氢式沼气/柴油双燃料发动机的研究

针对西北高原地区空气稀薄、进气压力相对较低、发动机功率下降和现有双燃料发动机成本高的现状,在分析了几种天然气柴油双燃料发动机改装方案后,对ZS1115小型柴油机供气系统、供油系统等进行研究,设计出1套由混合器、增压中冷装置和调速装置组成的控制系统,实现了双燃料发动机的正常运转;并提出了1种氢气进气道并联沼气进气道、氢气节气门与沼气进气节气门串联的附加系统,提高了混合气的燃烧速度.结果表明:该双燃料发动机功率维持在原柴油机水平,燃油消耗率明显提高,成本低,在西北地区具有一定的适应性,为该地区双燃料发动机的进一步开发提供了参考.