高原环境下DPF主动再生的载体温度特性试验研究

为了对比高原与平原环境下柴油机微粒捕集器(Diesel Particulate Filter,DPF)的主动再生温度特性差异,该研究通过台架试验对0、1 000和1 960m海拔下再生温度为550、575和600℃时DPF的载体温度特性及温度梯度的变化进行对比分析。结果表明:高原环境下,DPF载体的温度变化规律与平原环境一致,径向方向从DPF中心到边缘温度逐渐降低,轴向方向从DPF入口到出口温度逐渐升高,最高温度均出现在DPF出口中心;随着海拔高度升高,DPF载体的峰值温度和径向、轴向温度梯度均升高;海拔1 000 m时,550、575和600℃再生温度时的最大峰值温度比海拔0m时分别升高了4.6%、10.3%和16.6%,最大径向温度梯度分别升高了48.7%、118.9%和145.5%,最大轴向温度梯度分别升高了84.3%、81.6%和198.2%;海拔1 960 m时的最大峰值温度比海拔1 000 m时分别升高了6.3%、14.3%和17.2%,最大径向温度梯度比1 000 m时分别升高了65.5%、91.1%和166.9%,最大轴向温度梯度比海拔1000m时分别升高了20.2%、83.2%和43.2%。由于高原环境下柴油机氧化催化器(Diesel Oxidation Catalyst,DOC)的入口温度比平原环境下高,导致DPF的入口温度升高率、载体峰值温度和温度梯度均比平原的高。高原环境下更容易出现DPF损坏的危险。为保证DPF的安全可靠再生,海拔1 000 m时再生温度应低于600℃,海拔1 960 m时再生温度应低于575℃,以减小温度梯度,防止局部热应力过大。     

活塞组件的动力学分析

采用硬度塞法与热电偶法对活塞与缸套的温度场进行了测量,获得了准确的边界条件,应用AVL EXCITE软件对活塞与活塞环组动力学性能进行了计算与分析。分析结果表明:活塞、活塞环和缸套间润滑密封良好,且窜气量维持在较低水平,但活塞仍存在一定量的冲击,应从修改型线出发作进一步优化。     

柴油转子发动机的全可变配气系统优化

柴油转子发动机作为动力源头在农业领域中被广泛运用,为使其配气端口的设计与优化向系统化发展,进一步提升转子发动机的性能,提出了配气端口参数化设计及优化方法.根据柴油转子发动机的特性,建立配气端口曲线方程,采用6个配气参数构建转子发动机全可变配气的参数化模型和一维工作过程仿真模型.采用单因素扫值和响应面法,建立了功率及燃油...     

卧式柴油机冷却水套结构优化与流动特性分析

针对卧式柴油机结构特点,设计了强制冷却闭式循环系统水套结构,在不同工况下对水套入口流量及关键点的温度和压力进行了测试与分析.利用计算流体动力学软件对冷却水套的流场、压力场和换热系数分布进行了分析,并对原水套结构进行了优化.结果表明:原水套平均流速为1.00 m/s,平均换热系数为7 767 W/( m2· K),压力损失为0.027 MPa,基本符合工程设计要求;但各缸冷却水流速和传热系数不均匀,在公共水腔中部、二缸缸体水套上部出现大的漩涡,二缸鼻梁区、两个排气道下方局部区域存在流动死区.结构优化后,水套平均流速达到1.35 m/s,平均换热系数达到9 826 W/(m2·K),较原方案分别提高了35％和26.5％.在热负荷最大的缸盖鼻梁区,冷却水平均流速达到1.33 m/s,提高了41.5％,换热系数都在5000 W/( m2· K)以上,没有出现原方案中的局部流动死区和大的漩涡.     

基于瞬时转速的CNG-柴油双燃料单缸机判缸策略

针对主要应用于农用机械的非电控单缸柴油机,在不改动原有机械部分,仅增加CNG电控供气系统基础上对发动机进行了改装。对单缸柴油机瞬时转速进行理论分析及实验测量后,总结单缸机瞬时转速波动的规律,提出一种基于瞬时转速的判缸策略。设计CNG-柴油双燃料单缸机试验方案,在微控制器上实现该判缸策略及喷气驱动后进行发动机台架试验。试验结果表明:在稳定及变工况下,基于该策略的判缸准确;该套试验方案能够稳定控制发动机运行。     

增压中冷柴油机的燃烧过程分析与性能提高研究

采用先进的测试手段对强化后增压中冷柴油机的供油提前角、增压压比、外特性及负荷特性等各项性能参数进行数据采集,并对所采集的数据进行相关分析,从而对柴油机的工作过程和气缸内的燃烧状况有一个基本了解。这一系列的测试分析有利于对增压中冷柴油机的燃烧组织和结构优化起指导作用。     

活塞环组结构参数对柴油机漏气量和机油消耗的影响

合理的活塞环组结构能有效改善内燃机整机性能。以某四缸高压共轨柴油机活塞组件为研究对象,结合实测的缸内压力及活塞与缸套工作温度场数据,建立了活塞组件动力学模型。重点研究了不同活塞环岸间隙、环槽间隙、活塞环开口间隙、活塞顶环径向弹力对缸内的机油消耗和漏气量的影响规律。运用Box-Behnken响应面法分析表明:顶环、二环开口间隙和顶环的径向弹力对漏气量的影响表现出了较为明显的线性关系,油环开口间隙对漏气量的影响较小,顶环对气体的密封能力强于二环。漏气量和二环岸压力均随着环岸间隙的增大而增大,顶环上下表面压力差的增大使得经过活塞环开口处的窜油量在环岸间隙为0.95 mm时最大。环槽深度及顶环上侧间隙的变化对漏气量无明显影响。在保证活塞环组性能的同时,适当减小环岸间隙与开口间隙、增加径向弹力,可有效降低漏气量与机油消耗。     

乙醇—生物柴油—柴油混合燃料对柴油机性能和排放的影响

基于乙醇、生物柴油和石化柴油物化性质的互补性,配制了乙醇-生物柴油-柴油混合的多组分燃料(简称BED燃料),在0℃、10℃、15℃、20℃环境下研究了BED燃料相溶性和稳定性,试验研究了6组不同比例BED燃料对柴油机性能和排放的影响.结果表明:在不对柴油机做任何改动的情况下,燃用BED燃料后在中间转速大负荷工况下动力下降较大,下降幅度随乙醇和生物柴油组分的增加而升高,最大降幅达到10.2％;当量燃油消耗率低于纯柴油,在低负荷时,不同比例BED燃料的当量燃油消耗率不呈现明显的变化规律,在高负荷时,当量燃油消耗率随BED燃料含氧量增加而降低,最大下降9.2％;CO排放量在高负荷时明显下降,最大下降70.1％;NOx排放量随BED燃料中生物柴油比例的增加而上升,随乙醇比例的增加而降低,标定工况下最大上升29％;THC排放量随生物柴油比例的增加而下降,随乙醇比例的增加而上升,其中标定工况下最大下降32.6％.     

柴油机配气机构动力学仿真及优化

基于模型简化方法,利用AVL EXCITE Timing Drive软件建立了某柴油机配气机构单自由度双质量运动学模型和多质量动力学模型,并对配气机构进、排气系统进行了运动学与动力学计算。研究结果表明:优化后进、排气凸轮的丰满系数均满足运动学要求;通过优化气门弹簧,消除了动力学仿真中进气凸轮与从动件的飞脱现象,且气门弹簧工作正常,未发生弹簧共振。     

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。