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。     

车用柴油机高原性能提升技术研究现状与发展

分析了提高车用柴油机高原性能的高原增压技术、燃烧优化技术、低气压低温起动技术、电控柴油机高原标定技术以及高原热平衡技术的国内外研究、应用现状及发展趋势,提出了进一步提升车用柴油机高原性能的关键技术。     

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。     

高原环境对军用越野汽车的影响及对策研究

目的研究高原环境对军用越野汽车性能的影响,提出提高军用越野汽车高原环境适应性的技术措施。方法简要介绍高原地区的气候和地理环境条件特点,通过高原实地试验分析高原环境条件对军用越野汽车动力性能、经济性能、起动性能、热平衡和制动等性能的影响规律和影响机理。结果针对军用越野汽车的动力系统、底盘系统和驾驶室人-机环境等,提出了采用高压共轨燃油喷射、可调高增压、低气压低温起动、热平衡控制、四轮转向、悬架增强、辅助制动、轮胎中央充放气以及驾驶室高原人-机工程等提高军用越野汽车高原环境适应性的技术对策和建议。结论为提高军用越野汽车高原环境适应性提供了指导。     

安德烈亚斯·C.R.梅耶

正安德烈亚斯·C.R.梅耶,德国卡尔斯鲁厄应用技术大学机械工程硕士,柴油机和汽油机压力波增压器专家。1962-1970年,从事汽轮机和蒸汽机流体研究,1970-2010年在瑞士布朗博维里(BBC)公司和阿西布朗勃法瑞(ABB)公司从事柴油机和汽油机压力波增压器(又称COMPREX增压器)研究开发,具有多项发明专利。1990年,安德烈亚斯·C.R.梅耶在瑞士成立TTM公司,作为一个独立的第三方工程研     

浅谈汽车涡轮增压技术的节能减排

由于全球环境不断恶化,人们开始追求低碳生活,以改善生存环境。本文在分析汽车涡轮增压技术功能的基础上,探讨了涡轮增压技术的节能减排优势,同时分析了该技术目前存在的问题,并提出了改进的建议。该研究对技术人员和消费者购车具有一定的参考价值。     

高原环境对车辆动力性的影响及动力提升措施

在总结我国高原气候和地理环境特点的基础上,从反映车辆动力性能的指标出发,以加速时间、最大爬坡度和最高车速入手,理论分析了对整车高原动力性影响较大的因素,主要包括有效热效率、循环喷油量、滚动阻力系数、空气密度对空气阻力的影响等。通过分析高原环境对这些因素的影响,总结出了高原环境对车辆动力性的影响机理,并进一步提出了整车高原动力性改进的技术措施,认为先进增压、燃烧优化、高压共轨燃油喷射、高原环境标定、热平衡控制和富氧进气燃烧等技术措施成为提高车辆动力性的有效技术措施。     

高原环境对车用柴油机的影响分析及对策

总结了高原地区环境特点,全面深入分析了高原环境对车用柴油机的影响。通过特种车辆高原适应性分析,发现加速特性和爬坡性能是制约车辆高原适应性好坏的最主要因素。特别针对柴油机的加速特性和扭矩特性曲线进行研究,并提出了相关技术措施,为研究进一步提高柴油机高原环境适应性提供了思路。     

宝钢焦化废水处理站风机节能改造工程设计

宝钢焦化废水处理采用二级增压罗茨风机曝气。达到使用寿命后更换为涡轮传动式单级离心式风机。从风机选型、工艺布置、主要设备参数、节能分析等方面介绍风机的工程设计要点,并阐述工程投资及运行效果。     

基于数学模型的多模式AAO系统运行优化研究

构建了综合考虑出水水质、污泥产量和系统能耗的运行成本指数CPI,并利用数学模型对多模式厌氧/缺氧/好氧(AAO)系统的AAO、倒置AAO(RAAO)和缺氧/好氧(AO) 3种模式进行对比优化研究.在处理成本相近的前提下,在污泥龄5~25d范围内AAO模式的污染物去除效率和聚磷菌浓度明显高于RAAO和AO模式.在运行模式筛选的基础上,通过回流比优化确定了排放标准约束下AAO工艺的达标运行区域和最佳运行工况.动态模拟结果表明,优化工况能够显著改善出水水质,出水高于一级A的时间由78.4%下降至37.7%,CPI降低3.9%.     

Effects of continuously regenerating diesel particulate filters on regulated emissions and number-size distribution of particles emitted from a diesel engine

The effects of continuously regenerating diesel particulate filter (CRDPF) systems on regulated gaseous emissions, and number-size distribution and mass of particles emanated from a diesel engine have been investigated in this study. Two CRDPF units (CRDPF-1 and CRDPF-2) with di erent specifications were separately retrofitted to the engine running with European steady-state cycle (ESC). An electrical low pressure impactor (ELPI) was used for particle number-size distribution measurement and mass estimation. The conversion/reduction rate (RCR) of hydrocarbons (HC) and carbon monoxide (CO) across CRDPF-1 was 83% and 96.3%, respectively. Similarly, the RCR of HC and CO and across CRDPF-2 was 91.8% and 99.1%, respectively. The number concentration of particles and their concentration peaks; nuclei mode, accumulation mode and total particles; and particle mass were highly reduced with the CRDPF units. The nuclei mode particles at downstream of CRDPF-1 and CRDPF-2 decreased by 99.9% to 100% and 97.8% to 99.8% respectively; and the particle mass reduced by 73% to 92.2% and 35.3% to 72.4%, respectively, depending on the engine conditions. In addition, nuclei mode particles increased with the increasing of engine speed due to the heterogeneous nucleation initiated by the higher exhaust temperature, while accumulation mode particles were higher at higher loads due to the decrease in the air-to-fuel ratio (A/F) at higher loads.     

DOC+CDPF对生物柴油燃烧颗粒排放特性的影响

以一台满足国五排放法规的车用柴油机为样机,研究加装氧化催化转化器DOC与催化型颗粒捕集器CDPF(DOC+CDPF后处理装置)前后,柴油机燃用B20燃料(燃料含20%体积掺混比的生物柴油)的颗粒排放特性.结果表明,在未加装该后处理装置时,该机排气颗粒数量浓度的粒径分布呈双峰形态,B20燃料的排气颗粒数量浓度的峰值粒径在10nm和50nm附近,纯柴油的排气颗粒数量浓度的峰值粒径在50nm和200nm附近.在颗粒粒径小于120nm的区域,该机燃用B20燃料的排气颗粒数量浓度大于纯柴油.加装该后处理装置后,该机排气颗粒数量浓度的粒径分布呈多峰形态,峰值粒径在10nm、20nm和60nm附近.加装DOC+CDPF后,不论是柴油还是B20燃料,与原机相比,柴油机排气颗粒总数量下降明显,其中60~200nm粒径范围的颗粒数量浓度降幅更为显著.在相同工况下,DOC+CDPF对柴油机燃用B20燃料的颗粒总数量净化效率高于纯柴油.     

柴油/甲醇组合燃烧(DMCC)减少重载柴油机烟度排放的试验研究

在一台满足国三排放法规要求的重载车用增压中冷电控单体泵柴油机上,将其改造成柴油/甲醇组合燃烧(DMCC)发动机并进行台架试验.利用电控单元控制向进气歧管喷射的甲醇量及其喷射时刻,原柴油机供油系统保持不变.试验主要研究在稳定工况时,不同的负荷以及不同的甲醇对柴油的比例情况下,经催化转化后发动机干炭烟烟度(415烟度)和不透光烟度(439烟度)排放的情况.试验结果表明,在燃用现有市售的燃油条件下,与原机相比,相同工况下采用DMCC的干炭烟烟度和不透光烟度都有大幅度的减少.干炭烟的最大降幅达95%,平均降幅达到50%以上.在柴油喷射量不变的情况下,增加甲醇喷射量,干炭烟烟度会持续减小,而不透光烟度呈先减少后增加的趋势.同负荷时的甲醇对柴油替代率为44.88%到56.73%时,不透光烟度存在最低点,并且发动机的烟度排放存在最优值.在同一工况下,随着柴油对甲醇的比例增加,发动机的干炭烟烟度和不透光烟度排放都逐渐增加.     

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     

生物柴油对柴油机排放细颗粒物及其中多环芳烃的影响

在柴油发动机台架上,考察普通柴油和2种原料不同的生物柴油(B100-1,大豆油为原料;B100-2,废油为原料)在2个固定转速不同负荷的4个工况点的细颗粒物PM2.5及其中多环芳烃(PAHs)的排放特性.用石英滤膜采集了尾气中的细颗粒物,并用GC/MS分析了颗粒物中的PAHs.生物柴油在高负荷时降低了柴油机PM2.5的排放速率,最大降幅达到了37.3%,在低负荷情况下增加了PM2.5排放速率.在所测试的工况下,生物柴油的颗粒相PAHs的排放速率较普通柴油均有不同程度的降低,最大降幅达到77.6%.生物柴油不但降低了PAHs的排放速率,还降低了PAHs在PM2.5中的质量百分比.B100-2的PM2.5和PAHs的平均排放速率比B100-1分别增加14.7%和17.8%.3种燃料排放PM2.5中的PAHs的主要化合物相似,均以小分子量为主,其中以菲的含量最高,2~3环PAHs超过总排放50%.生物柴油排放的PAHs毒性当量与柴油相比有较大程度地下降.     

FBC-DPF在柴油机颗粒物控制中的应用研究

目前针对加装FBC-DPF(燃油添加剂-柴油机颗粒捕集器)后的柴油机放特性研究较少,并且缺乏FBC-DPF对颗粒物中PAHs排放量的影响效果研究. 为全面评估加装FBC-DPF后柴油机颗粒物排放特性和FBC-DPF对柴油机尾气中的颗粒物排放污染控制效果,在发动机台架上对装有FBC-DPF的重型柴油机进行了颗粒物排放特性试验. 利用电子低压撞击仪(ELPI)测量加装FBC-DPF前、后柴油机颗粒物的数浓度与粒径分布,用玻璃纤维滤膜采集加装FBC-DPF前、后尾气中的固相PAHs,利用色谱质谱联用仪对加装FBC-DPF前、后尾气中的固相PAHs进行定量分析. 结果表明:①加装FBC-DPF后柴油机排放的颗粒物数浓度大幅降低,FBC-DPF对尾气中颗粒物的捕集效率平均值在95%左右;②加装FBC-DPF后柴油机固相PAHs总比排放量有所降低,在大负荷区域降幅在25.0%~88.0%之间;③加装FBC-DPF前的颗粒物中位直径为30~89nm,而加装FBC-DPF后的颗粒物中位直径为41~98nm,平均增幅为38.2%. 对于国Ⅳ及未来国Ⅴ柴油机排放法规,FBC-DPF是解决柴油机颗粒物排放的有效手段;此外,FBC-DPF可以大幅降低柴油机尾气中的有毒成分,并且能够适应高含硫量的燃油环境.      

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.     

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。