YC6108Q直喷式柴油机燃烧系统的试验研究

在YC6108Q直喷式柴油机上,进行了2种燃烧室（缩口ω形燃烧室、方形结口燃烧室）、3种进气道（高、中、低涡流比缸盖）、2种喷油嘴（S529、S527）及2种启喷压力（24MPa、26MPa）的匹配试验研究．对中涡流比缸盖下的2种燃烧室、2种喷油嘴的4种匹配进行了燃烧分析,寻找出最佳匹配方案．     

4100QBZ柴油机高压共轨系统喷油嘴匹配及优化

为将BOSCHCR高压共轨系统应用在4100QBZ柴油机上，进行了BOSCH喷油嘴与4100QBZ柴油机燃烧室的匹配。遵循油束沿燃烧室轴向和径向分布均匀匹配的原则，计算了喷油嘴的结构参数；用KIVA软件建立喷油嘴和燃烧室燃烧网格模型，优化喷油嘴参数。用等圆弧分布和等体积的方法得到四组BOSCH喷油嘴方案；对不同喷油嘴进行燃烧计算，以最高燃烧压力和燃油消耗率为指标，选取合理的喷油嘴参数。     

喷油嘴喷孔夹角的优化设计对柴油机性能的影响

这是为改进喷油嘴喷孔夹角与燃烧室形状间的匹配而提出的一种喷孔夹角设计与计算方法。通过在R100系列柴油机上的试验,证实了采用优化设计的喷油嘴能有效地降低燃油消耗率和排气烟度。为直喷式柴油机燃烧室与喷油嘴的合理匹配提供了一条有效途径,对直喷式柴油机性能改进和提高起到重要作用。     

新型燃烧模型在柴油机燃烧模拟中的应用(上)

将每个计算单元分为燃料区、空气区和混合区3个区域,在火焰传播方向上又将每个区域分为已燃区和未燃区,建立了柴油机的三区相关火焰燃烧模型,利用该模型对超多喷孔柴油机和传统柴油机缸内燃烧过程进行三维数值模拟,不仅得到了与试验值相符的气缸压力、NOx和SOOT排放量等结果,而且获得了柴油机缸内混合气的浓度场、温度场、NOx质量...     

新型燃烧模型在柴油机燃烧模拟中的应用(下)

将每个计算单元分为燃料区、空气区和混合区3个区域,在火焰传播方向上又将每个区域分为已燃区和未燃区,建立了柴油机的三区相关火焰燃烧模型,利用该模型对超多喷孔柴油机和传统柴油机缸内燃烧过程进行三维数值模拟,不仅得到了与试验值相符的气缸压力、NOx和SOOT排放量等结果,而且获得了柴油机缸内混合气的浓度场、温度场、NOx质量...     

燃氢燃气轮机的变工况特性

建立了考虑空气冷却的燃气轮机系统的变工况模型,对掺氮燃烧方式和纯氢燃烧方式下燃气轮机的变工况性能进行了计算和分析.利用Chemkin中基于氢气燃烧机理的燃烧模型,对2种燃烧方式下燃烧室内的燃烧特性进行了计算和分析,比较了燃烧区流体速度、层流火焰速度、点火延迟时间和NOx排放量.结果表明:采用纯氢燃烧方式的燃气轮机在扭矩裕度、喘振裕度和透平出口温度三方面的变工况性能都更优,但燃烧室内面临更高的回火可能性和NOx排放量.     

非道路柴油机进气及喷油系统的虚拟优化匹配

采用三维计算流体力学(CFD)技术模拟了柴油机的进气、压缩、喷雾和燃烧过程,通过组合不同的进气涡流和喷油嘴方案找出各自对柴油机排放的影响,结果表明,降低进气涡流,提高流量系数;减小喷油器安装倾角,缩小喷孔孔径,推迟喷油提前角可以实现NO排放和SOOT排放的全面降低。此外,对2款单缸柴油机的喷油嘴互换性也进行了适当的分析。     

高压共轨缩口直喷柴油机轨压的优化匹配

利用高压共轨柴油机燃油喷射系统控制灵活的特点,对共轨压力与缩口燃烧室气流运动特性匹配时对发动机性能的影响进行了试验研究。借助三维数值仿真软件FIRE的仿真结果,以燃烧室内速度场、浓度场和温度场分布情况为对象从微观上对试验结果进行了分析,研究不同工况下燃烧室内气流特性与共轨压力的最佳匹配方案。结果表明:对缩口燃烧室内一定的气流特性,通过优化匹配共轨压力可以有效地控制混合气形成和燃烧过程,改善燃油经济性幅度可达22%,同时可降低NOx和烟度排放。     

自主共轨系统在CA4DC柴油机上的应用研究

对CA4DC柴油机的燃油系统进行了国产化研究:沿用原机的进气道和燃烧室方案,采用6×Φ0.14 mm喷油嘴方案,并匹配自主研发的高压共轨燃油喷射系统,通过对控制参数的详细标定,发动机外特性试验及负荷特性试验结果表明,匹配自主共轨系统的发动机完全满足国3排放标准。     

柴油机燃烧室结构与喷嘴优化匹配对燃烧与排放的影响

基于快速混合燃烧技术,用试验和数值模拟的方法对某型柴油机的燃烧系统进行了优化。在转速为1 800 r/min的全负荷工况下的研究结果表明：浅ω燃烧室匹配多孔喷油嘴,高压过程指示功比原机高7.65%,NO_x和碳烟排放分别比原机增加约10%和降低约80 %;碰撞分流燃烧室匹配传统多孔喷油嘴,高压过程指示功比原机高7.04%,NO_x和碳烟排放分别比原机降低约10%与60%;浅ω燃烧室匹配交叉孔型高扰动喷油嘴,高压过程指示功比多孔喷油嘴的高0.43%,能够进一步提高燃油经济性。     

降低小型柴油机排放的试验研究

从生物混合燃料成分、燃烧室结构和排气再循环等方面探索降低柴油机排放的方法。通过对柴油机排放性能的大量试验研究,结果表明:对于直喷式柴油机,生物混合燃料的NOx排放与柴油的排放基本相当,碳烟排放则比柴油有较大幅度的降低,而涡流室柴油机,NOx的排放量却有大幅度的降低,碳烟排放则比直喷式柴油机有更大幅度的降低,生物燃料的添加比例对NOx的排放影响不大。柴油机采用排气再循环技术后,混合燃料的碳烟排放仍比柴油少,混合燃料可以承载一定的EGR率而不增加碳烟排放。排气再循环可以大幅度地降低NOx排放且与EGR率有关,与燃料的性质关系不大。涡流室柴油机采用生物燃料和排气再循环,可以同时降低NOx和碳烟的排放,排放效果非常优良。     

车用多缸直喷柴油机燃用二甲醚的燃烧和排放特性研究

开展了4缸直喷柴油机燃用二甲醚时的燃烧和排放特性的研究。结果表明，适当增加喷油器伸出缸盖底平面的距离，采用流通截面较大的喷油器，降低启喷压力，可以提高CA498发动机燃用二甲醚时的热效率。燃用二甲醚时，发动机缸内的最大爆发压力和压力升高率低于燃用柴油时的情况。二甲醚发动机在所有工况下均可实现无碳烟排放，NO，排放约为柴油机的50％，CO和HC排放与柴油机相当。试验结果表明二甲醚是一种高效、低排放、燃烧噪声低的柴油机新型代用燃料。     

IEGR对小型非道路柴油机性能影响的可视化研究

以某小型非道路柴油机为样机,搭建了柴油机缸内喷雾燃烧过程可视化研究平台,进行缸内燃烧过程高速摄影研究,分析内部废气再循环（Internal Exhaust Gas Recirculation,IEGR）对小型非道路柴油机燃烧及排放性能的影响规律。结果表明,引入IEGR会缩短滞燃期,延长燃烧持续期。IEGR在低负荷时可提高缸内燃烧温度,在中高负荷时则可以降低缸内燃烧温度。随着IEGR率增大,NOx逐渐降低,且这种降低的趋势随负荷率的增加愈趋明显,SOOT均有一定程度的升高,但并未严重恶化。IEGR对柴油机油耗有一定的改善效果,且随负荷率的减小,IEGR对油耗率的改善效果增强。     

柴油机低温火焰预混合燃烧的试验研究

柴油机实现低温火焰预混合燃烧,可降低最高燃烧压力,抑制火焰传播速度,有效地减少NOx的排放.本文通过在1135型柴油机中采用适当减少压缩比、提高喷油速率、相应推迟喷油定时、用少量燃油预喷射及乳化柴油等技术,进行了降低气缸平均燃烧温度的比较试验,获得了NOx和碳烟排放明显降低和燃油耗率得到改善的效果.     

柴油机喷雾夹角对缸内三维流场的影响

运用CFD软件对直喷柴油机燃烧室中的喷雾及燃烧过程进行数值计算,考察了不同喷雾夹角下缸内三维流场及NOx排放的差异,并将计算结果进行了对比分析。结果表明喷雾夹角的增加使凹坑内的空气利用率变差,并使得燃烧高温区域更加接近气缸壁面以及缸盖平面;喷雾夹角的减小使燃烧过程中生成的NOx排放增加并增加了喷油器的热负荷。     

柴油/天然气发动机燃烧系统协同优化方法

采用KIVA-3V软件耦合多目标遗传优化算法NSGA-3,开展了柴油/天然气双燃料发动机的引燃柴油喷射参数、运行参数和燃烧室结构参数的协同优化研究.将湍流火焰速度封闭模型(TFSC)与PaSR燃烧模型耦合,建立柴油/天然气双燃料发动机复合燃烧模型.结果表明:复合燃烧模型能较好地模拟柴油/天然气发动机的燃烧过程;采用KIVA3V-NSGA3程序进行了双燃料发动机运行参数、喷射参数等多目标参数的协同优化;多目标参数优化结果的数据对比分析揭示了设计参数对目标参数的影响规律;涡流比和喷射参数的变化会对燃烧室内温度、NOx和CH4的分布产生较大影响.