柴油机进气掺混甲醇重整气燃烧过程及排放特性

以某型四缸柴油机为研究对象,采用数值模拟计算的方法,研究了柴油机进气掺混甲醇重整气的燃烧过程中,以及重整气掺混比和喷油正时对缸内压力、燃烧放热过程、Soot和NOx排放的影响。结果表明：与原机相比,掺烧甲醇重整气和氢气后,缸内压力、温度和放热率峰值均有所升高,Soot排放大幅降低,NOX排放升高且滞燃期和燃烧持续期缩短;掺烧氢气及甲醇重整气均有助于改善缸内燃烧,提高燃烧等容度,提升热效率;掺烧甲醇重整气后缸内压力、燃烧温度和放热率峰值较低于柴油机掺烧氢气,Soot排放降低28.5%,NOX排放升高16.9%。随着重整气掺混比的提升,缸内压力、燃烧温度和放热率峰值均进一步提升,滞燃期和燃烧持续期进一步减少,燃烧速度加快,燃烧持续期缩短,等容度燃烧加强。通过喷油正时的推迟,柴油机掺烧甲醇重整气后缸内燃烧重心后移,后燃比重增加,燃烧等容度下降,Soot排放和NOX排放降低,柴油机功率降低。     

燃油喷射压力和EGR率对柴油机性能的影响

以某高压共轨柴油机为样机,研究了EGR率、喷油压力对NOx、Soot排放特性及燃油消耗率的影响规律。研究结果表明：EGR的引入可以有效降低NOx的排放,但随着EGR率的增加,柴油机的Soot排放也相应增加。增加喷油压力可提高缸内油气混合速率,促进燃烧,有效降低Soot排放,改善燃油经济性。通过EGR率和喷油压力的调整可以达到NOx、Soot和燃油消耗率的折中优化。     

喷油参数对甲醇/柴油双燃料发动机燃烧和排放的影响

为研究不同喷油定时和喷油压力对甲醇/柴油双燃料发动机缸内燃烧过程、NOX和Soot排放的影响。利用AVL FIRE软件对甲醇/柴油双燃料发动机缸内燃烧和排放进行数值模拟。结果表明,喷油定时提前,甲醇/柴油滞燃期延长,缸内最大爆发压力和放热率峰值显著升高,缸内最高温度上升,NOX排放增加,Soot排放降低。喷油压力增大,甲醇/柴油滞燃期缩短,缸内最大爆发压力和放热率峰值显著升高,缸内最高温度上升,NOX排放增加,Soot排放降低。     

涡流比对NO_x与Soot排放影响的数值模拟

影响直喷式柴油机缸内燃烧过程和排放特性的因素可归纳为3个方面,即进气系统参数、喷油系统参数以及燃烧系统参数。基于某企业开发的6缸直喷式柴油机,以AVL公司的FIRE v8.5为平台,以进气系统参数具有代表性的物理参数涡流比为对象,研究了它对直喷式柴油机排放性能的影响规律。在涡流比从1.0增加到2.6的过程中,随着涡流比的增大,喷雾重叠加剧,并向燃烧室挤流区域集中,燃烧室凹坑内空气利用率变差,不利于柴油机的扩散燃烧,Soot排放增大;在涡流比增大的同时,降低了整个燃烧室的平均温度,使NOx的生成量降低。     

ZS195柴油机掺氢燃烧试验研究

在标定转速下试验研究了小比例掺氢燃烧对ZS195柴油机工作过程、排放和经济特性的影响。试验结果显示:ZS195柴油机掺氢燃烧后,随着掺氢率的增加,缸内最大爆发压力和压力升高率峰值都会增加;ZS195柴油机进行小比例掺氢燃烧会降低HC、CO和烟度排放水平;富氢进气会提高缸内混合气燃烧速度,改善缸内燃烧质量,使柴油机热效率有所增加;柴油机排温和NOx排放也会随着掺氢率的增加而增加。     

农用柴油—二甲醚发动机喷雾、燃烧与排放性能数值研究

为研究二甲醚作为替代燃料的可行性,本文利用CFD软件对农用柴油机和二甲醚发动机在标定点的缸内燃料喷射雾化、燃烧过程与NOx排放进行了数值模拟研究.结果表明,计算所得的缸内平均压力和放热率曲线与试验值吻合良好.研究发现,柴油的喷雾贯穿距接近于二甲醚的2倍,而二甲醚的喷雾蒸发延迟角比柴油约小2°CA,且二甲醚的蒸发持续期比柴油约短10°CA.同时还发现,与柴油相比,二甲醚燃烧温度分布较均匀,且最高温度比柴油要低,决定了二甲醚发动机燃烧产生的NOx排放比柴油机降低了50%.     

基于改进粒子群优化神经网络的拖拉机排放方法研究

针对农用拖拉机排放污染严重的问题,特别是限制氮氧化物（NOx）和碳烟（Soot）的排放,以中国一拖集团某型号农用柴油机为研究对象,采用系统建模仿真、台架试验验证和仿真分析结合的方法对发动机排放优化进行了研究。首先构建了农用拖拉机燃烧室三维模型并导入CONVERGE进行燃烧排放模拟与仿真,通过对模型缸内压力、热释放率试验值与仿真值的对比,证明该模型具有较高精确度,能够较好地描述发动机内部燃烧排放过程。之后以燃烧室的缩口率、凸台深度、燃烧室深度为输入,以发动机NOx和Soot排放量为输出建立人工神经网络作为代理模型。计算决定系数R2和平均相对误差（MRE）来验证人工神经网络的精确度。然后在此基础上提出一种改进的粒子群优化算法,从而获得燃烧室缩口率、凸台深度、燃烧室深度的最佳参数组合,形成新的燃烧室结构并导入CONVERGE软件中进行排放模拟计算并与原燃烧室的排放量进行对比。结果表明采用新的燃烧室结构后能够降低发动机NOx和Soot排放,可为相关农用拖拉机燃烧室系统设计和开发提供参考和思路。     

柴油机燃烧特性及NO_x排放研究

实测柴油机的燃烧过程 ,分析供油提前角对燃烧始点、最高燃烧压力、缸内最大压力升高率及相位和NOx排放的影响。结果表明 ,供油提前角提前 ,柴油机燃烧始点提前 ,最高燃烧压力增大 ,其相位相应提前 ,最大压力升高率增大 ,NOx 排放增大 ;供油提前角迟后 ,柴油机燃烧始点滞后 ,最高燃烧压力减小 ,其相位相应滞后 ,最大压力升高率减小 ,NOx 排放降低。     

EGR与富氢进气对柴油机性能和排放的影

试验研究了利用EGR加富氢进气改善ZS195型柴油机性能和排放的可行性,在标定转速下试验研究了不同EGR率、掺氢率对ZS195型柴油机工作过程、排放和经济特性的影响。研究结果表明：在高负荷工况,当EGR率一定时,随着掺氢率的增加,缸内峰值压力和压力升高率峰值增加。EGR加富氢进气可以降低HC、CO排放量和烟度,但NOx排放量有所增加。ZS195型柴油机采用EGR技术后,富氢进气会提高缸内混合气的燃烧速度,改善缸内燃烧质量,发动机的热效率有所增加。     

喷油器参数对直喷柴油机喷油及燃烧过程的影响研究

利用CFD软件对1115型柴油机在采用不同喷油器参数时的喷油及燃烧过程进行数值模拟,并分析了不同情况下的柴油机缸内燃油浓度场、示功图,排放等。结果表明:随着喷油器孔数增加、孔径减小,油柱破碎时间缩短,燃油蒸发雾化速度加快,空气利用率提高;油束贯穿距离下降,燃油碰壁现象减弱,燃烧室壁面附近的燃油量减少;油气混合速度提高,滞燃期内形成的可燃混合气量增加,燃油燃烧速率和压力升高率上升,碳烟排放量下降,但发动机零部件机械负荷和燃烧噪声增加、NOx排放量上升。     

YT1115柴油机

概要介绍了在ZH1105W柴油机基础上扩缸变型而设计的YT1115柴油机的主要技术规格、主要结构、主要零部件结构特点和整机性能水平.     

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。     

燃烧室和喷油器结构对重型柴油机性能与排放的影响

在一台两级增压共轨重型柴油机上,重点研究燃烧室与喷油器结构参数、废气再循环(EGR)参数等因素对燃烧过程、性能和排放特性的影响。数值模拟结果表明,相比原机燃烧室（CR17.5）,CR16.8和CR16.2的缸内混合气湍动能增大,油气混合更为均匀。试验结果表明,相比CR17.5和CR16.2,CR16.8能有效提高燃烧反应速率、缩短燃烧持续期而降低有效燃油消耗率（BSFC）,CR16.2因压缩比降低过大,BSFC最高。综合数值模拟与试验结果发现,大负荷等EGR率时,CR17.5的NOx和碳烟（soot）生成量最高,但最终的碳烟排放量低于CR16.2。CR16.8缸内湍动能最高,NOx 与碳烟之间的折衷关系明显改善。喷油器优化匹配试验结果表明,相比原机直孔喷油器,带倒锥度喷孔且孔径减小的喷油器S4和S5能显著降低碳烟,明显改善NOx与碳烟之间的折衷关系。     

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.     

喷油嘴四孔流量分布对燃油喷雾及柴油机性能的影响

探讨了喷油嘴四孔流量分布对燃油喷雾和柴油机性能的影响.结果表明,不正常的流量分布可以改变喷雾的形状及各孔油束的射程,导致燃油在燃烧室中分布情况恶化,从而使柴油机性能,特别是在低速大负荷工况下的性能下降.     

直喷式柴油机伞形喷雾燃烧系统的试验研究

介绍了直喷式柴油机伞形喷雾燃烧系统的燃烧过程和性能试验结果。将伞喷嘴与深缩口型燃烧室配合,在四气门单缸135型柴油机上进行了试验。试验结果表明,该燃烧系统的性能在低负荷工况较好,在高负荷工况较差。伞喷嘴的喷油率较高,燃油于着火前已几乎全部喷入缸内。伞形喷雾径向贯穿能力很弱,造成燃烧室外围的空气利用不充分。这种燃烧系统以预合燃烧为主,因而提出了直喷式柴油机新的燃烧概念。     

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。     

喷油嘴喷孔直径对柴油机性能的影响

研究了喷孔直径对泵端压力、嘴端压力、针阀升程和燃烧过程的影响,分析了它们之间的关系,试验结果表明105柴油机采用4×0.30×150°喷油嘴,其性能最佳.     

生物制气-柴油双燃料发动机三维燃烧模拟

以引燃柴油喷雾混合、燃烧化学反应机理、湍流运动、NOx预测模型、初始及边界条件设定和计算网格划分为主要内容,建立了生物制气-柴油双燃料发动机的三维燃烧模型.生物制气由气化炉热解气化各种农林废弃的生物质产生,双燃料发动机由单缸、四冲程、水冷、直喷式柴油机改装,生物制气通入发动机进气管,在进气过程中吸入气缸,由柴油引燃.计算了多个工况双燃料发动机的燃烧过程及NOx排放,并与机刨花热解制气双燃料发动机试验结果进行对比分析.结果表明气缸压力及NOx排放计算结果与试验结果吻合较好.