喷孔分布对柴油机双ω燃烧系统性能影响的研究

为了改善柴油机喷雾空间分布,提高缸内混合气形成质量,提出了双ω型燃烧室及与之相匹配的双排喷孔的燃烧系统。应用AVL FIRE软件对不同喷孔分布形式的双ω型燃烧室缸内喷雾、混合气形成和燃烧过程进行数值模拟,分析了喷孔分布形式对缸内当量比分布和温度场及燃烧与排放特性的影响。研究结果表明：适当增加上排喷孔的数目能够有效提高混合气形成质量,改善燃烧过程;采用上排5个、下排3个的喷孔分布形式能够获得较低的氮氧化物和碳烟颗粒排放。     

进气门晚关米勒循环对柴油机燃烧和排放影响的研究

基于D6114柴油机的BOOST模型,分析了进气门晚关米勒循环对柴油机燃烧和排放的影响。结果表明：推迟进气门关闭时刻可以减小压缩阶段的压力和温度,从而使滞燃期增长;但是由于缸内工质的减少,缸内平均温度和碳烟排放升高;增压压力的提高可以弥补进气损失,研究发现进气门晚关结合提高增压压力及推迟喷油,可同时降低NO_x和碳烟的排放;在保持爆发压力与原机相同时,采用米勒循环度M60、喷油正时推迟2°CA的方案,油耗降低4 g/（kW·h）,碳烟排放降低6%,而NO_x的排放量降低了31%.     

YC6A220C柴油机进气预混甲醇气助燃的排放特性研究

针对柴油机排放工况特性,在不改变YC6A220C柴油机结构和参数的基础上,从排气管道引出高温尾气裂解甲醇气并通入柴油机进气管混合燃烧.通过对比柴油机在各工况下掺烧甲醇裂解气运行与纯柴油(0号柴油)运行实验,研究了共轨燃烧甲醇裂解气时YC6A220C柴油机的排放特性.研究结果表明,预混裂解气的发动机与原机相比,NOX与碳烟排放大幅度改善,HC排放也有明显降低,CO排放略有上升.在高负荷时,NOX排放可降低32.4%,碳烟排放可降低41.6%.     

柴油/甲醇不同掺烧方式燃烧过程和排放对比分析

在不改变4B26增压柴油机结构的前提下,对柴油机气道喷射甲醇与柴油/甲醇直接混合燃料进行了燃烧过程、排放性能试验,对两种柴油/甲醇掺烧方式的燃烧过程与排放进行了分析。试验结果表明：与柴油/甲醇直接混合相比,柴油机气道喷射掺烧10%甲醇,气缸压力相差不大,缸内平均温度较低,低负荷时滞燃期较长;气道喷射甲醇大幅度降低排气温度,NOx和碳烟排放降低效果较为显著,HC和CO排放较高。与燃烧柴油相比,两种方式掺烧10%甲醇时,发动机的动力性变化不大,缸内平均温度都有所降低,滞燃期有所延长;NOx和碳烟排放降低,HC和CO排放有所增加。     

进气氧浓度对柴油机燃烧过程影响的仿真研究

为分析进气氧浓度对柴油机燃烧的影响,通过调节进气氮氧比控制进气氧浓度,应用计算流体力学（CFD）软件FIRE对不同进气氧浓度下柴油机燃烧过程进行了三维仿真研究。研究结果表明：进气氧浓度影响缸内混合气质量,进气氧浓度降低,缸内浓混合气增加,扩散燃烧阶段放热速率降低。随着进气氧浓度降低,缸内最高压力和平均温度降低,柴油机燃烧品质变差。富氧燃烧时柴油机NOx排放升高,碳烟排放降低;部分负荷时,进气氧浓度降低,NOx和碳烟排放均降低。     

气波增压柴油机排气管设计与实验

柴油机采用气波增压可有效降低NOx和烟度排放，匹配气波增压器的柴油机需重新设计排气管，除满足安装要求外，就是要保证进入气波增压器的排气压力稳定。设计侧向和中央出口渐扩式排气管，基于三维设计软件CATIA对这2种管进行几何建模及结构分析，确定满足气波增压要求的排气管结构，然后再基于流动分析软件ANSYS对这些试验管进行流动分析，综合考虑确定性能较好的排气管，加工出该管并进行台架实验。实验结果表明：采用该排气管的气波增压柴油机的动力和排放性能，在低转速下优于原机；在中等转速下接近原机；在高转速下比原机差。     

某柴油机高原使用供油系统调整研究

针对高原条件下柴油机使用暴露出的气缸盖燃烧室烧蚀等可靠性问题,分别进行了不同喷油泵最大供油量和不同喷油器喷嘴结构参数下,柴油机整机性能高原模拟计算与试验研究,得出了高原环境下通过调节供油系统控制柴油机热负荷的方法。通过性能优化模拟计算与试验研究,提出了适当减小喷油泵最大供油量及采用增大喷孔数、减小孔径和减小喷雾锥角的喷油器的供油系统技术状态高原调整方案,降低了柴油机热负荷,提高了柴油机高原条件下的可靠性。采取所确定的供油系统调整方案后,海拔高度4 500 m时,柴油机功率降低27％,其他控制参数均在限制范围内,可满足车辆在高原地区的使用要求。     

高原环境下重型柴油机的性能优化研究

为改善重型柴油机在高原环境下的动力下降和燃烧恶化等问题,针对某型重型柴油机进行了不同海拔高度（简称海拔）及不同柴油-空气-燃烧室（简称油-气-室）匹配方案的性能优化研究。通过模拟海拔4 500 m的高原进气状态,开展了重型柴油机不同压缩比、涡流比和喷油器喷孔直径的试验研究。结果表明,随着海拔的升高,柴油机实际运行工况呈现由低速、低负荷向高速、高负荷工况迁移的特性。研究了海拔4 500 m高原环境下柴油机5种油-气-室匹配方案下的性能,5种方案分别为：方案A（涡流比2.2,喷油器10×0.32 mm,压缩比13.3）、方案B（涡流比2.2,喷油器10×0.32 mm,压缩比14.1）、方案C（涡流比1.5,喷油器10×0.32 mm,压缩比13.3）、方案D（涡流比1.5,喷油器10×0.32 mm,压缩比14.1）和方案E（涡流比1.5,喷油器10×0.30 mm,压缩比14.1)。油-气-室匹配仿真与试验研究结果显示：适当提高压缩比、降低涡流比以及选取适当的喷孔直径,可提高柴油机在高原环境下油-气-室的匹配状况;最佳方案D的油-气-室匹配效果最优,柴油机动力性、经济性和排放性均有较明显的改善。     

EGR和掺烧二甲醚对柴油机排放影响的试验研究

在4100QBZL增压中冷柴油机上进行了EGR和掺烧二甲醚对柴油机排放影响的试验研究.结果表明,掺烧质量比为40%(D40)的二甲醚混合燃料,NO_x排放在中低速时略有增加,而高速时明显降低;碳烟排放远小于柴油,最大降幅可达80.5%.加装ERG系统掺烧D40二甲醚混合燃料时,随着EGR率的增加,NO_x排放在不同负荷下均降低;碳烟排放在小负荷时影响较小,而在大负荷时增加较多.当EGR率为9.7%D40混合燃料机与原柴油机相比NO_x和碳烟排放均始终保持在较低的范围内.可见,在4100QBZL柴油机上燃用D40混合燃料并采用EGR技术,可以有效的减少NO_x和碳烟排放.     

含氧组分燃料降低装甲车辆柴油机碳烟排放的研究

在不对柴油机结构进行任何改动的情况下,通过台架试验研究了2种含氧组分燃料—生物柴油和碳酸二甲酯(DMC)对某型装甲车辆柴油机缸内燃烧过程、动力性和排放的影响。结果表明:添加20%的生物柴油会使缸内压力曲线略有前移,对动力性影响不大,外特性扭矩最大降幅小于2%,在中、高转速时降低碳烟排放22%～46%;柴油中添加20%的生物柴油和10%DMC,会使缸内压力曲线后移,压力峰值降低,外特性扭矩降低约5%,降烟效果更好,降低幅度均在25%以上,最高可降61.5%.2种方案NOx排放都有一定程度升高,个别工况下升高约10%.     

高速直喷柴油机燃烧系统参数对燃烧性能影响的权重分析

为深入探究高速柴油机燃烧系统参数对燃烧性能的作用机制,采用多维数值模拟方法,研究了高速直喷(HSDI)柴油机喷油系统参数与燃烧室结构参数对燃烧过程的影响规律,并结合缸内燃油蒸气空间分布和油气混合等特性对燃烧系统参数的影响规律进行了分析。为了定量描述油气混合特性,引入了湍流混合速率和混合气浓度方差的概念。另外,采用正交方法开展了喷油系统和燃烧室结构参数对指示功率影响的权重分析。结果表明：对于研究的燃烧系统,柴油机指示功率随燃烧室径深比的增加先增后减,径深比6.4时功率最大,且此时油气混合最均匀。针对不同径深比燃烧室,喷油系统参数对功率的影响权重不同。随着燃烧室径深比增大,喷油压力的影响权重减小。油束夹角的影响权重增大,喷孔数、孔径的影响权重减小。喷油定时的影响权重先减小后增大。     

双卷流燃烧系统简介

<正> 双卷流燃烧系统(DSCS)用于直喷式柴油机,该系统采用了新型的燃烧室结构,并以双向流动的燃油射流进行优良匹配,可实现对滞燃期的控制、扩展主燃期燃油动态分布空间、增加燃油与空气的宏观与微涡流,从而实现了减少初燃、加速主燃、缩短后燃之目的,可大幅度降低油耗率和机械负荷、减少炭烟。在150型单缸机和多缸柴油机上实验表明:从低到高负荷燃油消耗率普降5～10％,最高爆压下降10～17％,鉴定委员会认为,DSCS的性能达同类机型国际     

高原环境对柴油机燃烧过程影响的仿真研究

为分析高原环境下柴油机性能下降的原因,应用CFD软件FIRE对不同海拔条件下柴油机燃烧过程进行了三维仿真研究。建立了描述缸内油气混合过程的中间参数,在此基础上定量分析了高原环境对柴油机缸内油气混合过程的影响。着重通过对燃烧放热规律的分析,研究了高原环境对柴油机燃烧过程的影响。结果表明：高原环境下燃烧室近壁面处易形成较浓混合气,燃油附壁较多,燃烧室中心区域空气利用率降低;燃烧后期,高原环境下柴油机缸内仍有大量浓混合气存在,且分布较集中,燃油质量分数均方差大;随着海拔的升高,燃烧中后期缸内高温区域中心逐渐向燃烧室侧壁移动,附壁燃烧严重,凹坑及余隙处易形成油气堆积,促使燃烧恶化;高原环境对柴油机预混燃烧的影响并不明显,但随着海拔的升高,扩散燃烧放热率逐渐降低,燃烧持续期大幅增加,导致严重的后燃。     

混合燃料添加剂对均质压燃燃烧影响的试验研究

以一台4缸柴油机为原机,在改造过的第4缸进行均质压燃( HCCI)燃烧试验,研究了混合添加剂对HCCI燃烧过程的影响。试验结果分析表明,在不同发动机转速、HCCI稳定燃烧工况下,混和添加剂均优于单一添加剂,即混合添加剂使得着火和放热提前,燃烧放热率峰值升高,并且发动机转速越高,混合添加剂对HCCI的燃烧影响越明显。此外,混和添加剂有助于改善高转速下HCCI发动机的失火,使得发动机在实验转速下工作平稳。     

固体燃料双燃烧室冲压发动机研究

双燃烧室冲压发动机是超燃冲压发动机研究的一个重要方向,有很高的应用价值.文中对一种固体燃料双燃烧室冲压发动机进行了性能计算和试验研究,分析了亚燃流道和超燃流道的部件特性和特征参数对发动机总体性能的影响.计算结果表明,在所研究的范围内,超燃流道主要影响发动机性能,亚燃流道主要作用是点火和稳定燃烧.开展了发动机地面试验,亚燃/超燃点火和燃烧组织稳定,验证了固体燃料双燃烧室发动机方案的可行性.     

高原环境条件下的柴油机起动过程试验研究

柴油机起动性能是柴油机的重要性能指标,高原环境对柴油机起动过程产生重要影响。为了研究高原环境对柴油机起动过程影响规律,针对某型12缸柴油机分别在高原和平原地区进行实车起动试验,对起动过程的气缸压力、上止点和瞬时转速进行测量。结果表明,高原环境下柴油机起动时间更长,转速波动更大,双峰燃烧比例更多。对起动过程进行逐循环燃烧分析,发现在高原环境以曲轴转角计的滞燃期更大,燃烧更加滞后;与此同时,在同等的转速水平下,在高原环境以时间计的滞燃期更长。     

双卷流燃烧系统在1150B柴油机上的应用

本文叙述了双卷流燃烧系统在1150B单缸机上的开发情况:包括新燃烧室设计要点;与供油系统匹配调试;新燃烧系统与原机的对比试验,还分析了采用双卷流燃烧系统解决低速小负荷活塞热负荷高,工作可靠性差的问题。     

基于排放特性的小型风冷柴油机燃烧过程研究

小型风冷柴油机受结构限制,中小负荷冷却强度偏大,使柴油机CO、HC的比排放偏高。为了探索CO、HC的生成机理,达到中国非道路柴油机第3阶段排放标准,以186F风冷柴油机为研究对象,研究了不同压缩比、有无排气再循环（EGR）试验条件下的污染物排放特性。结果表明,不同方案的NO_x比排放变化率不超过4%,两种压缩比对比结果为：CO、HC的排放分别变化了41.1%和53.9%;有无EGR方案CO、HC的排放分别变化了19.5%和22.5%。通过示功图分析得出结论：CO、HC的生成量主要与滞燃期内的压缩温度有关,在10%负荷工况下压缩终了温度达860 K以上,可有效降低CO、HC的排放;通过不同技术方案协同优化燃烧过程,可使柴油机整机比排放低于中国非道路柴油机第3阶段排放限值。     

直喷式柴油机NO_x和碳烟的预测

本文以直喷式柴油机喷油燃烧过程现象学描述为基础，建立了柴油机准维多区燃烧模型，用以预测直喷式柴油机的NOx和碳烟量，计算结果与实测数据比较接近．     

超燃燃烧室支板喷注器燃料掺混优化数值分析

为分析喷孔对带交错支板/凹腔组合结构燃烧室性能的影响,运用数值模拟的方法研究了单个喷孔和多个喷孔与支板的相对位置对燃料掺混效率的影响,并探讨了流场在不同喷射角度下的变化情况.研究发现:喷孔正对下斜支板更有利于燃料向燃烧室中心区域扩散,提高混合效率,此结论同样适用于多喷孔喷射;喷射角越接近90°,越有利于提高燃料的穿透深度,同时远场穿透能力随之增强.但喷射角度越大,总压损失越大.