VNT对柴油机NOx排放特性优化的研究

为了研究可变喷嘴涡轮(VNT)技术对降低柴油机NO_x排放的作用,首先对带排气旁通阀涡轮增压器(WG)和文丘里管高压废气再循环(vEGR)的WG-vEGR涡轮增压柴油机原机,运用GT-Power软件和AVL FIRE软件进行VNT的匹配,对柴油机综合性能进行了仿真计算,确定欧洲稳态测试循环(ESC)工况最优VNT开度规律,组成VNT-vEGR柴油机。随后对WG-vEGR柴油机和VNT-vEGR柴油机进行了ESC工况台架试验研究。研究结果表明:VNT能够提高柴油机的废气再循环(EGR)率,VNT-vEGR柴油机的ESC工况加权NO_x排放值为3.53g/(kW·h),与WG-vEGR柴油机原机的4.92g/(kW·h)相比,下降约28.25%;ESC工况加权比油耗为232.1g/(kW·h),相比于WG-vEGR柴油机原机的235.5g/(kW·h),降低约1.44%;ESC工况加权碳烟排放值为0.055g/(kW·h),相比于WG-vEGR柴油机原机的0.058g/(kW·h),降低约5.17%。且从加权比油耗和碳烟排放值的变化情况可以看出,该系统具有采用更大EGR率以获得NO_x排放进一步优化的潜力。     

气道喷水和废气再循环对重型柴油机性能和排放影响的优化匹配试验研究

在一台高压共轨重型柴油机上开展了气道喷水结合高压废气再循环(EGR)的试验研究。基于世界统一稳态测试循环(WHSC)各工况点探索引入高压EGR和气道喷水技术对柴油机排放和燃油经济性的影响;在此基础上对各工况的燃烧相位进行优化,得到WHSC各工况点下基于喷水和EGR的优化策略。结果表明:综合考虑排放和燃油经济性,低负荷工况宜单独引入高压EGR,并通过提前喷油时刻(start injection timing,SOI)优化燃烧相位;中高负荷工况宜少量喷水并引入适当EGR,满负荷则应单独采取气道喷水策略。WHSC加权结果表明,在保持较低的HC、CO和碳烟排放前提下,优化后的加权NOx比排放降低7.71g/(kW·h),降幅约45.2%,有效燃油消耗率降低约1.20g/(kW·h)。     

不同增压系统对重型柴油机性能和排放影响的试验研究

在一台电控高压共轨重型柴油机上,基于高压冷却废气再循环(EGR),对比研究了带废气放气阀式单级固定涡轮截面增压器(WGT)、单级可变涡轮截面增压器(VGT)、二级固定涡轮截面增压器(WGT-FGT)和二级可变涡轮截面增压器(VGT-FGT)四种增压方式对柴油机性能与排放的影响。结果表明:可变截面相对固定截面增压系统(VGT相对WGT,VGT-FGT相对WGT-FGT),能显著提高涡前与进气压差,实现更高EGR率和更低的NO_x排放,同时能够提高进气充量,从而改善燃烧过程。随着NO_x比排放的降低,四种增压方式的油耗都呈现上升趋势,并且VGT-FGT、VGT、WGT-FGT和WGT的燃油消耗率依次升高。当NO_x原始排放控制在5.0g/(kW·h)左右,采用WGT-FGT时燃油消耗率相对WGT获得一定改善(与VGT和VGT-FGT相当),碳烟排放与VGT-FGT接近,明显优于WGT。随NO_x排放降低,可变截面增压系统相对固定截面增压系统逐渐表现出优势:当NO_x原始排放控制在3.5g/(kW·h)左右,VGT可以获得与VGT-FGT接近的燃油经济性和碳烟排放;当NO_x原始排放更低(2.8g/(kW·h)以下),VGT-FGT降低油耗和碳烟排放的优势更加明显。     

柴油机复合卷流燃烧系统试验性能研究

基于双卷流燃烧系统(DSCS)及侧卷流燃烧系统(LSCS)利用燃烧室形状使燃油分别在纵向和横向空间形成卷流运动的结构特点,提出了能够在燃烧室横向和纵向空间依次形成卷流运动的复合卷流燃烧系统(MSCS)。为探究MSCS的试验性能,在单缸机试验台架上对不同燃油喷射角度下复合卷流(MS)燃烧室的速度特性进行了研究。研究结果表明,当燃油喷射方向正对分流造型尖端时,MSCS油耗及碳烟排放最低。为合理评价MSCS的燃烧及排放性能,与DSCS速度特性研究的试验结果进行对比。对比结果显示,相同工况下MS燃烧室的油耗较双卷流(DS)燃烧室降低4~5g/(kW·h),碳烟排放低于DS燃烧室60%左右,表明MSCS可有效地降低柴油机油耗及碳烟排放,提高柴油机综合性能。     

外部EGR对于汽油机性能和排放的影响研究

外部废气再循环(EGR)技术可以提升汽油机的燃油经济性,降低爆震倾向,搭建了低压EGR系统,研究了外部EGR对于汽油机性能和排放的影响。外部EGR可以降低NO_x和CO排放,但是THC排放增加。通过优化后处理配方比例,可以降低后处理成本;对于经济性,EGR率达到23%,油耗可以降低约10 g/(kW·h),对于动力性,EGR率达到10%,可以降低爆震的同时,保证功率不损失。     

非道路柴油机的排放特性研究

目前,非道路柴油机的排放认证测试均采用稳态工况循环,为了掌握非道路柴油机的瞬态排放特性与稳态排放特性的差异,寻求降低瞬态排放的方法,针对某满足非道路国Ⅲ排放标准的柴油机进行了万有排放特性、NRSC稳态循环及NRTC瞬态循环的排放测试研究。试验结果表明:该柴油机的NRSC稳态测试循环的NO_x,HC及CO的比排放分别为3.339,0.226,0.964g/(kW·h);NRTC循环的NO_x、HC及CO的比排放分别为3.904,0.284,1.555 g/(kW·h);NRTC循环的NO_x+HC的比排放值超过了现阶段非道路国Ⅲ排放标准限值0.2 g/(kW·h)且NO_x比排放比NRSC循环高0.6g/(kW·h)。     

基于当量燃烧的天然气发动机燃烧室优化研究

在一台采用废气再循环(exhaust gas recirculation,EGR)策略的当量燃烧天然气发动机上开展了不同挤气比、压缩比的活塞对燃烧、热效率和排放影响的对比试验研究。结果表明:在50%负荷与中低转速75%负荷下,增大EGR率拓展了爆震边界,使得主燃烧相位(CA50)提前,指示热效率提高;而在100%负荷及高转速75%负荷下,EGR率的增大对燃烧持续期的延长作用更为明显,且CA50后移,指示热效率降低。增大压缩比和适当增大挤气比有利于增强缸内湍流运动,加快天然气火焰传播速度,使CA50更靠近上止点,热功转换效率提高,最高指示热效率提高了0.24%,NO_x和CH_4排放分别升高了2.30g/(kW·h)、0.55g/(kW·h)。进一步增大挤气比会受到爆震的限制,最佳点火时刻推迟,燃烧定容度小,燃烧持续期延长,最高指示热效率下降了0.51%,NO_x和CH_4排放分别降低了2.20g/(kW·h)、0.44g/(kW·h),CO排放升高了0.36g/(kW·h),因此挤气比存在一个优化的范围。     

双循环EGR对VGT柴油发动机NO_x排放和油耗影响的模拟分析

对一台采用高压废气再循环系统(HP-EGR)的VGT柴油发动机进行台架试验,结合试验数据用GT-Power软件搭建出原机仿真模型。在此模型基础上,添加一条低压废气再循环(LP-EGR)回路,构成双循环废气再循环系统(dual-EGR)。仿真分析在某些稳态工况下,HP-EGR和LP-EGR所占废气再循环总量比例变化对该柴油机氮氧化物(NO_x)排放和比油耗(BSFC)的影响,并进行试验验证。研究结果表明:LP-EGR所占比例在一定程度内提高可以降低进气温度,降低NO_x排放量,提高的程度取决于中冷器的冷却能力,NO_x排量至少可降低0.4g/(kW·h);BSFC也随LP-EGR比例的升高,进气温度的降低而降低,但其同时还受VGT叶片开度的影响,BSFC至少可降低8.5g/(kW·h)。     

采用高能点火的均质稀薄燃烧汽油机试验

均质稀薄燃烧能够有效提高汽油机热效率,而高能点火可以提高汽油机的燃烧速度,是实现均质稀薄燃烧的有效技术途径.通过一台单缸汽油机分别研究了普通火花点火和高能点火对均质稀薄燃烧过程的影响,分析了两者燃油经济性、燃烧特性以及NOx排放特性的差异,结果表明:相比于普通火花点火,高能点火能够有效拓宽汽油机均质稀薄燃烧的空燃比极限;采用高能点火系统A可以实现过量空气系数φa为1.65的均质稀薄燃烧,指示燃油消耗率(ISFC)最低达到184.0 g/(kW·h);采用点火能量更高的高能点火系统B可以实现φa为1.94的均质超稀薄燃烧,指示燃油消耗率最低达到180.7 g/(kW·h),对应的指示热效率为48.2%;将φa进一步提升至2.00时,NO_x原始排放将降至188×10~(-6),但受限于燃烧过程恶化,此时ISFC将增加至185.3 g/(kW·h).     

应用柴油/甲醇组合燃烧降低增压中冷发动机排放

在增压中冷发动机上采用柴油/甲醇组合燃烧(DMCC)方式进行排放特性的试验研究.结果表明:采用DMCC方式,增压中冷发动机的Nox和碳烟及微粒排放同时较大幅度下降,但HC和CO排放增加较多.加装氧化催化转化器后,HC和CO得到了大幅度的降低,微粒(PM)也进一步减少.按照国Ⅲ规定的柃测方法,该机的Nox由6.49 g/(kW·h)降到4.33 g/(kW·h),微粒由0.11g/(kW·h)降纠0.05 g/(kW·h),HC由0.49 g/(kW·h)降到0.04 g/(kW·h),CO基本保持不变,使发动机仍在采用原有的泵管嘴燃油喷射系统的情况下,排放品质由国Ⅱ提升至国Ⅲ水平,测试结果显示了该方法具有进一步减少有害排放的潜力,而其燃料经济性与原机相当.     

省煤器防磨初探

主要叙述了省煤器的磨损处理,对省煤器的设计,安装与运行提出了防磨建议与要求。     

爆燃燃烧对火焰辐射光变化的影响

应用火花塞光纤传感测量系统对BJ492Q汽油机爆燃燃烧进行测量和研究，分析了爆燃燃烧时火焰光辐射的变化情况。正常燃烧时，CH（431．5nm),C2(516.5nm),H2O(588nm)自由基的光强曲线出现双峰值，着火延迟期内自由基光辐射。爆燃较强工况时，只出现一个峰值，主要是碳粒子热辐射，峰值处出现剧烈波动，相位提前，无自由基的光辐射。试验表明，火花塞光纤传感器完全可用于爆燃测量。     

天然气成分对发动机性能及排放影响的试验研究

在同一台发动机上通过燃用属于同类别的两地天然气的对比试验，研究了天然气（CNG）成分对发动机性能及排放的影响。试验结果表明：天然气成分的差异导致发动机的空燃比发生变化，是造成发动机性能与排放产生较大变化的主要原因，而控制发动机空燃比在较小范围变化，可以减少天然气成分对发动机性能及排放的影响。     

锅炉钢管压扁试验研究

压扁试验是重要的工艺试验，以日常试验获得的大量数据为基础，针对常用锅炉管材进行了压扁不合格极限高度试验，为减免压扁试验提供了依据。     

Research on non-flammable criteria on refrigerants

The two targets including the ratio of maximal composition RXM and the minimum for operating area SMI have been proposed for judging the flammability of the alternative to CFCs and HCFCs in air conditioner and refrigeration system. Analytical results in this paper illustrate that for different flammable refrigerants, the RXM and SMI are different and the relationship between different refrigerants are also different, which depends on the flammability of the refrigerant.     

基于投入产出方法的居民消费全流程能耗分析

本文在合理界定居民消费内容及活动水平的基础上,利用投入产出方法和生命周期能耗分析思想,对居民衣、食、用、服务、行、住等消费的全流程能耗进行了分析和计算,给出了2005年居民各项消费的全流程能耗现状,并对2010年、2020年、2030年的居民消费全能耗状况进行了预测,得到了居民消费全能耗占全国能源消费总量的比重在40%以上等一系列重要结论,并提出了相关政策建议。     

基于GT-Power的LPG燃气组分对发动机排放影响的研究

通过建立单缸点火式LPG发动机在GT-Power中仿真,来研究LPG组分及其比例对发动机排放的影响.仿真实验表明,LPG组分对污染物的排放有重要的影响.随着丁烷比例的增加,CO和HC的排放增加,而NO_x减少;其中,CO、HC排放最少的是Fuel 1#,NO_x的排放最低的是Fuel 3#;考虑到综合排放性能和动力性的同时,丙烷与丁烷比例为7:3时最佳.     

电控柴油机喷油器响应特性研究

建立了电控柴油机喷油器的仿真模型,试验验证了仿真模型的有效性。在此基础上,探讨了电控柴油机喷油器的主要结构参数对喷油器响应特性的影响,提出了提高喷油器响应特性的一些方法,仿真结果为电控柴油机喷油器的优化设计提供理论依据。     

船舶动力节能减排技术综述

减少有害物排放和提高能效已经成为船舶动力技术和产品发展的主要方向。就柴油机本机技术、系统级技术、新概念技术、新能源等多种节能减排技术进行综合分析比较,为船舶动力研究和设计提供参考。     

APSO-WLSSVM算法在水质预测中的应用研究

针对参数选择是影响加权最小二乘支持向量机水质预测效果的关键,给出了基于自适应粒子群优化算法参数优选的WLSSVM回归预测的建模过程,以大伙房水库为例,预测了库区水质主要影响因素,并与未优选的WLSSVM预测结果进行对比。结果表明,该方法参数寻优更可靠、快速,预测精度高。