不同喷油定时和氧含量对正丙醇/柴油RCCI燃烧与排放特性的影响

在总循环能量和发动机转速不变的条件下,运用一台六缸重型增压柴油机研究了不同喷油定时和氧含量对正丙醇/柴油活性控制压燃（Reactivity controlled compression ignition,RCCI）的燃烧与排放特性的影响 . 结果表明,随着喷油定时（Start of injection,SOI）的提前,第一燃烧阶段的放热率峰值和缸内温度不断增加,初始着火相位（CA10）和燃烧重心（CA50）同步提前,燃烧持续期基本不变,滞燃期增加 .CO 和 HC 的排放随 SOI 提前逐渐减小,而 NO_x的排放随 SOI 提前逐渐增加;颗粒物排放的平均粒径（Particle average diameter,PAD）和颗粒物质量浓度（Particle mass concentration,PMC）及颗粒物数量浓度（Particle number concentration,PNC）会随 SOI 的提前呈现出逐渐降低的趋势 . 而氧含量（Oxygen ratios,RO）的增加会使缸内压力和缸内温度整体略微下降,滞燃期整体小幅度增加 .CO 和 HC 的排放会随着...     

海拨高度对柴油机起动污染物排放的影响

以某大功率低压缩比柴油机为研究对象,进行了0,1000,2000,3000,3750,4500m 6个海拨高度的起动排放试验,研究了该柴油机不同海拨高度下起动过程中的HC,CO,NO_x和颗粒物排放特性.结果表明：海拨升高,柴油机起动过程的HC,CO和颗粒物排放增加,NO_x排放降低;与平原（0m海拨）比较,该柴油机高原（4500m海拨）冷起动排放的HC,CO和颗粒物分别增加7.1,2.6和2.1倍,NO_x降低53.8%;0~4500m海拨,该柴油机起动过程排放的颗粒物中聚集态颗粒物质量占94%~99%,颗粒物数量呈单峰对数分布,峰值粒径随着海拨的升高向大粒径方向移动,几何平均粒径增大.     

高原高寒地域中重型车辆发动机预热起动辅助装置研究

目的提高中重型车辆装备在高原高寒环境下的低温起动性能。方法研制一种适应高原高寒地域低温低气压环境的冷却液加热器,加热器将燃油燃烧产生的热量传递给冷却液,通过冷却液的循环对发动机机体进行预热。结果在低温试验室内-41℃常压环境下,使用冷却液加热器预热25 min后起动发动机,一次起动成功。在高原进行环境适应性试验,预热时间在25 min内,发动机一次起动成功。结论发动机预热可有效提高-30^-41℃温度地域的发动机低温起动性能。     

重型车辆柴油机起动工况燃油喷射实验研究

目的研究重型车辆柴油机机械泵起动工况的喷油规律。方法基于Bosch长管法搭建某重型车辆柴油机机械泵起动过程燃油喷射规律测试台架,分析起动过程中,不同转速工况条件下,喷油泵端压力、喷油速率和喷油持续期的变化规律,结果随着起动过程喷油泵转速的升高,泵端压力的峰值增大36.18%,峰值相位前移-13.9°(CA),喷油速率加快。喷油泵转速稳定后,泵端压力曲线和喷油速率曲线形状也随之稳定,喷油速率的变化规律与泵端压力的变化规律保持一致。起动过程中,喷油持续期随平均转速的上升逐渐延长,循环喷油量趋于稳定。结论在起动工况低转速条件下,机械喷油泵的循环泵端压力峰值较小、相位靠后,循环喷油速率低且相位靠后,喷油持续期较短,同时循环喷油量较小,起动性能较差。随着喷油泵转速的上升,循环泵端压力、循环喷油速率、喷油持续期和循环供油量趋于稳定,柴油机达到更容易起动的状态。     

DMDF模式下冷却水温度对发动机燃烧与排放特性的试验研究

在一台增压中冷的电控单体泵柴油机上采用柴油/甲醇二元燃料燃烧(Diesel/Methanol Duel Fuel, DMDF)模式,在重型柴油机常用的A50工况下,通过改变冷却水温度,对各替代率工况下的燃烧特性、排放特性及经济性进行了初步实验探索.实验结果表明,在各替代率工况下,提高冷却水温度,可导致滞燃期缩短,燃烧始点前移,预混燃烧与扩散燃烧占比出现转变,总放热量变化不大.上止点附近缸压有所降低,最高燃烧压力出现小幅度增大.燃烧持续期在替代率为40%左右时变化趋势不同,CA50在替代率为30%、冷却水温度为90℃时最接近上止点.双燃料模式下,随冷却水温度升高,NO_x与CO排放变化并不明显,甲醛与甲醇排放不断降低,且降低幅度不断增大,当量比油耗有所降低.     

废气再循环系统参数对柴油机燃烧特征的影响

为进一步优化柴油机燃烧过程,减少燃烧污染物排放.围绕EGR（exhaust gas recirculation,废气再循环技术）废气组分和废气温度等系统参数对柴油机燃烧特征的影响机制,采用试验与模拟相结合方法,分别研究了通入废气、N₂、CO₂时以及不同EGR废气温度时对柴油机燃烧过程的影响,阐明了燃烧关键中间产物的生成规律.结果表明,①通入CO₂时,柴油机的缸内最大爆发压力和放热率峰值最低,滞燃期最长,燃烧持续期最短,·OH、H₂O₂、CH₂O·和CO等关键中间组分的生成规律与通入N₂时相反.②通入N₂时,柴油机的缸内最大爆发压力和放热率峰值最高,滞燃期最短,燃烧持续期最长并;并且通入N₂时,·OH的峰值最高,形成时刻最早,H₂O₂、CH₂O·以及CO的峰值均有所降低且形成时刻提前.③随着废气温度增加,缸内最大爆发压力降低,放热率曲线由单峰向双峰分布发展,放热率峰值有较大幅度的降低,滞燃期缩短,燃烧持续延长,缸内·OH、H₂O₂、CH₂O·以及CO的峰值均有所降低,并且生成的区域范围变窄.④废气成分中,CO₂对燃烧过程和关键中间产物的影响最大,是阻滞燃烧反应的主要气体成分,通过控制EGR废气成分和温度可以有效改善柴油机燃烧过程,拓宽EGR技术的工况使用范围.研究显示,EGR废气成分对燃烧中间产物的自由基衍化历程影响较大,有必要进一步开展EGR废气成分预处理研究,精确控制EGR废气温度,有助于改善燃烧过程,控制排放污染物中间产物的生成历程和排放量.      

硅橡胶自然环境加速试验方法与自然环境试验方法等效性研究

目的研究自然环境加速试验方法与自然环境试验方法的等效性。方法针对6141硅橡胶,在高原、沙漠、湿热三个自然环境条件下,采用玻璃框、黑箱、强制通风玻璃框、单轴跟踪太阳4种已有自然环境加速试验装置,开展4种自然环境加速试验方法与户外暴露自然环境试验方法的对比试验,运用图形与秩和检验法分析不同自然环境加速试验方法与自然环境试验方法的等效性。结果在高原、沙漠、湿热三个典型环境条件下,采用6141硅橡胶对比开展的玻璃框、黑箱、强制通风玻璃框、单轴跟踪太阳4种自然环境加速试验与三个典型环境条件下的户外暴露试验中,其拉伸强度服从同一性能变化规律。结论在高原、沙漠、湿热三个典型环境条件下,开展的6141硅橡胶玻璃框、黑箱、强制通风玻璃框、单轴跟踪太阳4种自然环境加速试验与三个典型环境条件下的户外暴露试验具有等效性。     

高压共轨主喷射时刻对柴油/甲醇双燃料发动机燃烧和排放的影响

在一台四冲程六缸增压中冷的高压共轨柴油机上采用进气总管喷射无水甲醇的方式进行柴油/甲醇组合燃烧实验(DMCC).通过改变共轨柴油喷射的主喷射时刻以及甲醇的喷射量,对柴油机燃烧和尾气排放进行研究.试验发现,纯柴油模式下,压缩冲程缸压随着喷油提前角的减小而增大,推迟喷油,后燃期延长,排气压力增大.甲醇替代率为30%时,随着喷油提前角的增大,峰值缸压和峰值放热率均增大.在柴油/甲醇双燃料燃烧模式下主喷射时刻对减少柴油机氮氧化合物(NO_x)排放具有较好的作用,同一替代率情况下NO_x排放随着主喷射时刻的推后而减少;主喷射时刻对碳烟(Soot)排放的影响则比较复杂,纯柴油模式下碳烟的排放随着主喷射时刻的提前逐步减少,而柴油甲醇二元燃料燃烧(DMDF)模式下碳烟的排放则随着主喷射时刻的提前呈现出先上升后下降的趋势;DMDF模式下主喷射时刻提前CO、HC排放均降低,且替代率越大下降趋势越明显.     

高原高寒地域中重型车辆进气预热起动辅助装置研究

目的解决高海拔地域中重型越野车辆的起动困难问题。方法从进气温度对车辆起动的影响因素入手,系统地研究几种典型进气预热型式的优缺点。针对中型和重型两台越野车的具体情况,设计选型集中加热的电阻型格栅式进气预热器。经设计计算和反复测试,确定两型加热器的尺寸和功率等主要参数和控制策略,计算分析与车载蓄电池的匹配关系。结果对两型进气预热器进行实车安装后,分别经过实验室试验和野外现场验证,在-30℃实验室常压环境和-27℃的高原环境条件下,两型车辆均能在3 min内顺利起动。结论在高原高寒地域,格栅式电阻进气预热器可有效解决-30℃以上温度范围的起动困难问题。该装置结构简单、安装方便、可靠性高,便于中重型车辆加装使用,为该类问题提供了有效的技术解决途径。     

高海拔柴油机两级增压控制研究现状与发展趋势

总结了我国高原气候环境特点,分析了传统废气涡轮增压器存在的弊端与高海拔柴油机两级增压控制研究需求。综述了国内外平原与高原条件下柴油机增压系统及多系统协同控制研究现状,并讨论了其下一步控制系统发展方向。最后,针对柴油机高海拔、全工况的运行特点,指出二级可调增压系统先进控制算法与多系统、多参数协同控制研究为下一步重要发展方向。     

膜法富氧技术对高海拔柴油发动机性能的影响

目的通过膜法富氧技术提高柴油发动机的高海拔使用性能。方法以卷式富氧膜为富氧气体来源,以发动机自身动力为动力来源,设计出富氧装置制造富氧气体。采用并联进气方式,在发动机进气系统增加旁通管路通过富氧装置为发动机补充富氧气体以提高进气的氧含量。通过高海拔发动机模拟台架和高海拔实装试验考察富氧技术对发动机性能的影响。结果高海拔发动机模拟台架试验结果表明,海拔的增加使发动机的高海拔使用性能明显下降,与平原相比,模拟海拔5000 m时,柴油机功率平均下降43.2%,燃油消耗率平均增加74.0%;使用富氧技术后,发动机的高海拔使用性能回复,在模拟海拔5000 m,柴油机应用富氧装置后功率平均提高9.9%,燃油消耗率平均下降8.4%。唐古拉泵站的柴油发电机高海拔实装表明,使用富氧装置后,平均单位发电量油耗下降8.52%。试验过程中,使用了富氧技术的发动机工作稳定、可靠。结论膜法富氧技术运用于柴油机,可有效提高柴油机的高海拔使用性能。     

现代船舶柴油机节能减排技术研究

随着全球环境的日益恶化和人们环保意识的不断增强,船舶柴油机废气排放已经引起人们的重视。通过研究柴油机燃烧特点、电喷柴油机结构,优化其结构达到节能减排目的;研究进气对柴油机燃烧特性的影响,采取优化措施,并通过实验研究柴油机无氮燃烧(O2&CO2)可行性;研究现代先进燃烧技术特点,探讨其船用柴油机上应用前景;最后阐述柴油机NOx后处理技术研究现状。通过机前、机内、机后各项技术的综合运用,是柴油机节能减排的未来研究发展方向。     

用柴油/醇组合燃烧法在城市车用柴油机上实现同时降低碳烟与NOx排放的研究

柴油机在部分工况采用柴油扩散燃烧 ,另一部分工况则采用柴油引燃醇燃料形成的均质混合气压燃燃烧 .这种组合燃烧利用醇的高汽化潜热和含氧特性 ,达到同时降低柴油机碳烟及氮氧化物 (NOx)排放的目的 ,并可以避免小负荷燃烧醇燃料带来的高醛类排放问题 .在一台 4 85QDI直喷式柴油机上采用上述组合燃烧法进行了试验 ,醇均质混合气经进气管处喷射形成 ,用电控装置控制醇燃料喷入量及其喷入时刻 .试验结果表明 ,与原机相比 ,碳烟和NOx 排放分别可以减少 5 0 %和 30 %以上 ,同时燃料的消耗率也有大幅度降低 .该方法为降低城市车用柴油机的碳烟排放提出一个新的解决途径     

Investigation to meet China II emission legislation for marine diesel engine with diesel methanol compound combustion technology

In order to reduce the pollutant emission and alleviate the pressure of petroleum resources shortage and greenhouse gas emission at the same time, the use of clean and renewable alternative fuel for marine engines is a promising option. In this study, a marine diesel engine, which was modified to run in diesel methanol compound combustion (DMCC) mode, was investigated. After the diesel injection parameters were calibrated, and combined with a sample after-treatment device DOC (diesel oxidation catalyst), the engine could meet the requirements of China II legislation. The overall MSP (methanol substitute percent) reached 54.1%. The value of each pollutant emission was much lower than that in China II emission legislation, and there was almost no methanol and formaldehyde emissions. When methanol was injected into the inlet manifold, the intake air temperature decreased a lot, as well as the exhaust gas temperature, which were beneficial to increase engine thermal efficiency and improve engine room environment. Compared with the engine running in pure diesel mode, when the engine ran in diesel/methanol dual fuel mode, the combustion phase was advanced, and the combustion duration became shorter. Therefore, the engine thermal efficiency increased, and fuel consumption decreased significantly.     

可变喷嘴涡轮增压器(VNT)对高原地区车用柴油机性能与排放的影响研究

目的系统研究可变喷嘴涡轮增压器(VNT)对运行在高原地区的车用柴油机动力性、经济性以及排放性能的影响关系,为高原地区电控柴油机与VNT的匹配控制以及降低其污染物排放提供一定的理论指导。方法在海拔高度约为1960 m的高原地区,选取柴油机的典型运行工况,即低速1400 r/min全负荷、2200 r/min全负荷(最大转矩工况)以及4000 r/min全负荷(额定功率工况),通过试验研究VNT对柴油机性能与排放的影响。结果在低速工况,随着VNT喷嘴环开度的增大,动力性降低,经济性恶化;在最大转矩与额定功率工况,均存在一个最佳的VNT喷嘴环开度使得转矩最大,同时油耗最低。随着VNT喷嘴环开度的增大,进气流量、空燃比、中冷前压力、中冷前温度以及涡前压力均降低,而涡前温度升高。在三个典型运行工况下,随着VNT喷嘴环开度的增大,氮氧化物(NO_x)比排放逐渐降低,而烟度、一氧化碳(CO)以及碳氢(HC)比排放逐渐升高,VNT对HC排放的影响较小。结论在高原地区,通过减小VNT喷嘴环开度可以降低涡前温度,进而降低柴油机的热负荷,提高其可靠性,合理调节VNT喷嘴环开度可以获得较为满意的NO_x比排放与烟度排放。     

水平对置活塞发动机高空热平衡特性研究

目的研究不同海拔大气压力特别是高空条件对水平对置活塞汽油机热平衡性能的影响。方法利用内燃机高空模拟试验台进行不同海拔高度(0~7000 m)下水平对置活塞汽油机的热平衡试验,测得不同海拔下排温、缸体表面温度等特征参数,计算热流量分配特性,并对比分析热流量分配特性随海拔高度的变化规律。结果随海拔升高,汽油机排温和缸体表面温度逐渐下降,且海拔愈高,缸体表面温度下降幅度愈大。汽油机有效功率随海拔升高逐渐下降,余项损失百分比逐渐上升,且在低转速下,变化幅度增大。在6000 m模拟海拔、3000 r/min转速下,汽油机有效热效率不到5%,而余项损失达到了30%以上,此时部分汽油甚至并未燃烧。结论高空环境对水平对置汽油机热平衡性能造成严重影响,成为制约其高海拔性能恢复的关键因素。     

柴油烃族组分对柴油机排放的影响

柴油烃族组分可影响柴油的理化特性,从而影响柴油机的燃烧过程,进而对排放产生重要影响.本研究针对烃族组分含量不同的14种柴油,开展了排放特性的试验研究,基于试验结果采用主成分分析法及回归分析法揭示影响柴油机排放性能的关键组分及作用规律,并得到了柴油机排放与关键组分的经验公式,可在一定程度上预测排放特性.分析结果表明,总芳烃是影响柴油机排放的关键组分,当其含量介于5%～17%时,可使NO_x、soot(碳烟)、CO、HC排放均处于较低水平.此外,多环芳烃对柴油机排放有重要影响,其中的苊类、苊烯类对NO_x、碳烟、CO排放的影响作用更为显著,而其他烃族组分与柴油机排放的规律性相对较差.不同工况下,柴油机排放规律有所不同,在低负荷下柴油机排放对总芳烃含量更加敏感.