高压共轨柴油机高海拔(低气压)燃烧特性

利用内燃机高原环境模拟试验台,对经过高海拔标定后的高压共轨柴油机进行了外特性试验,重点研究了高原环境条件(0～5,km)对低速和高速燃烧特性的影响.结果表明:该柴油机在低速下平均指示压力、最高燃烧压力、最大压力升高率和放热率峰值均随海拔的增加而减小;海拔每升高1,km,上述燃烧参数分别平均降低6.83%、7.03%、4.00%和3.92%.低速下最高燃烧压力点、放热率峰值点和放热率重心随海拔基本保持不变,最大压力升高率点后移.高速下平均指示压力和放热率峰值随海拔的增加而减小,海拔每升高1,km,分别降低2.59%和2.00%;最高燃烧压力随海拔基本保持不变,最高燃烧温度随海拔的增加而增高;最高燃烧压力点、最高燃烧温度点和放热率峰值点以及放热率重心前移.在高海拔高速工况下发生了燃烧压力振荡,造成噪声和机械负荷增大.     

不同海拔条件下喷油参数对柴油机性能的影响

通过内燃机高原环境模拟试验台,研究了不同海拔条件下高压共轨柴油机在最大转矩转速点(1500 r/min)全负荷(2300 N·m)和部分负荷(500 N·m)工况下喷油提前角、共轨压力及循环喷油量(全负荷)对柴油机燃烧特性与性能的影响规律.结果表明:全负荷工况下,随着喷油提前角增加,柴油机滞燃期增加,最高燃烧压力和最大压力升高率增大,增大趋势随海拔增加而降低,柴油机转矩在0 km和3 km海拔先增加后减小,在5 km海拔时逐步增加.随着共轨压力增加,柴油机燃烧相位提前,最高燃烧压力、最大压力升高率和转矩均增加,排温降低;部分负荷工况下,有效燃油消耗率随共轨压力增加而降低.随循环喷油量增加,转矩、排温和缸内压力均逐渐增大,最大压力升高率在3 km海拔范围内逐渐增加、在5 km海拔时逐渐减小.海拔每升高1 km,柴油机在全负荷工况下,最佳循环喷油量平均降低5.81%,最佳喷油提前角和共轨压力在全负荷和部分负荷工况下平均分别增加了1.2°,CA、0.8°,CA和4 MPa、3 MPa.     

增压直喷柴油机瞬态工况燃烧参数的变化规律

为了研究车用增压柴油机瞬态工况下燃烧参数的变化规律,利用燃烧分析仪在试验台上研究了恒转速变转矩瞬态工况下,油门开度变化率对燃烧参数的影响规律。试验研究了该柴油机在1 000 r/min转速下,油门开度分别在5 s、10 s和15 s内由10%匀速增加到90%时柴油机的响应特性和燃烧参数的变化规律。试验结果表明:发动机存在转矩的增加相对于供油滞后的现象,且随着转矩变化率的增加,这种滞后更加明显;在同一转速增转矩工况中,随着负荷的增加,着火滞燃期缩短,最大放热率降低且前移,放热率重心前移;在油门开度相同的情况下,随着转矩变化率的增加,最高燃烧压力下降、最高燃烧压力点前移、着火滞燃期延长、燃烧持续期缩短、最大放热率降低且后移、放热率重心前移、最高燃烧温度下降。     

高压共轨柴油机高海拔部分负荷燃烧特性

利用内燃机高原环境模拟试验台,对经过高海拔标定后的某高压共轨柴油机进行了部分负荷燃烧特性试验,研究了高原环境条件对柴油机部分负荷燃烧特性的影响.结果表明,在不同的部分负荷工况和海拔范围下,柴油机燃烧过程随海拔的变化规律不同.高原条件下对喷油参数优化能够改变燃烧相位,提高循环热效率,改善燃烧.随海拔增加,放热率峰值降低;高速大负荷下最高燃烧压力在优化限制值附近,低负荷下随海拔的升高而下降,每千米下降0.2~0.5,MPa;最高燃烧温度随海拔的升高而增大,每千米升高50~100,K.     

高压共轨柴油机燃用乳化柴油的燃烧特性

对某高压共轨柴油机上燃用E0纯柴油和3种不同配比的乳化柴油的燃烧特性进行了试验研究。测得不同转速和负荷下,燃用E0纯柴油和3种不同配比乳化柴油的缸内压力、压力升高率、瞬时放热率、累积放热率以及燃烧持续期的曲线。结果表明：乳化柴油的燃烧特性与E0纯柴油类似;在2000r·min^-1、50％负荷和3200r·min^-1、50％负荷工况下,燃用乳化柴油的缸内最高压力更高,在试验所测的其它工况下,乳化柴油的缸内最高压力相比E0纯柴油均没有明显下降;乳化柴油的瞬时放热率峰值和累积放热率曲线均高于E0纯柴油,ED乳化柴油的瞬时放热率峰值最高;燃用乳化柴油后,燃烧持续期缩短。     

机车中速柴油机应用柴油/甲醇二元燃料的燃烧特性研究

在一台机车中速柴油机上,采用进气歧管喷射甲醇的方式,研究了不同转速与负荷下柴油/甲醇二元燃料燃烧特性。研究结果表明:随着甲醇喷射量的增加,滞燃期延长,燃烧持续期缩短,中低负荷时燃烧呈单峰快速放热,高负荷下预混燃烧比例有所提高,但仍保持双峰放热规律;同时,二元燃料燃烧方式下的最高燃烧压力与压力升高率均高于原机,最高燃烧温度也随着甲醇喷射量的增加而升高;此外,二元燃料燃烧的热效率与负荷密切相关,在600r/min时有效热效率随着甲醇的喷入而降低,且随着替代率的升高其降幅加大,在33%替代率时下降了9.06%,但在1000r/min标定负荷时有利于热效率的提高,升幅达到0.36%。     

不同大气压力下掺烧10%体积含量生物柴油对共轨柴油机燃烧和排放的影响

对高压共轨柴油机在不同大气压力下掺烧10%体积含量生物柴油(B10)和石化柴油的燃烧和排放特性进行了试验研究。试验结果表明:外特性工况下,与原机相比,3 200r/min和1 200r/min时B10的最高燃烧压力、峰值压升率略低,峰值放热率略高;2 200r/min时B10的最高燃烧压力、峰值压升率和放热率均略高;HC和CO排放均降低;大气压力81kPa时B10的NOx排放降低1.2%～10.0%,碳烟减少4.8%～20.4%,大气压力100kPa时NOx排放增加1.0%～4.3%,碳烟减少6.2%～16.8%。等功率工况下,与原机相比,B10的最高燃烧压力、峰值压升率和放热率略高,碳烟和NOx排放有不同程度的降低。外特性工况下,与大气压力81kPa时相比,100kPa下原机和B10的最高燃烧压力、峰值压升率和放热率均略高;NOx排放增加12.0%～369.2%,碳烟减少23.2%～34.6%。等功率工况下,与大气压力81kPa时相比,100kPa下原机和B10的最高燃烧压力、峰值压升率和放热率均略高,NOx排放增加14.5%～330.7%,低转速的增加幅度较大,碳烟减少4.6%～74.4%,HC和CO排放均增加。关键词:内燃机;高压共轨柴油机;生物柴油;燃烧;不同大气压力;排放     

乙醇/生物柴油双燃料发动机燃烧过程与排放特性的研究

研究了气口预喷射乙醇、缸内直喷生物柴油双燃料系统的燃烧特性和排放特性.研究表明,随着乙醇预混合比的增加着火时刻推迟,峰值放热率增加.在较小的总当量比下,峰值放热率增加幅度不大,最大气缸压力和最高温度降低,放热结束时刻差别较小.在较大的当量比下,燃烧持续时间拉长;但随着乙醇比例的增加峰值放热率增加很快,放热结束时刻显著提前,最大压力升高率在预混合比例为20%～40%的某点达到极值,此时热效率最高.乙醇的加入使得HC和CO排放明显增加,但是却使得Nox和碳烟排放同时大幅度下降.在1 800 r/min的各种负荷下,Nox和碳烟排放相对纯生物柴油降低35%～85%.     

低热值气体燃料发动机燃烧特性试验研究

在一台单缸火花点火发动机上开展了燃用不同组分配比的低热值气体燃料燃烧特性的试验研究,分析了发动机燃用天然气掺加氮气0%-35%组成的低热值气体燃料在不同负荷下的缸压、压力升高率、放热率、火焰发展期、快速燃烧期及其循环变动性能.研究结果表明:不同负荷下,随着低热值气体中氮气体积分数的增加,最大缸内压力和压力升高率降低,燃烧放热率下降,火焰发展期变长,同时低热值气体中氮气体积分数增加导致发动机放热率曲线型心明显偏离上止点;低热值气中氮气体积分数小于20%时,燃烧稳定性较好,平均指示压力和最大缸压具有强线性相关性,但当氮气体积分数达到30%,小负荷工况下燃烧循环变动明显加强.     

柴油机燃用柴油/甲醇混合燃料时的燃烧特性研究

通过添加助溶剂形成一种稳定的柴油／甲醇混合燃料，并开展了柴油机燃用此混合燃料的燃烧特性研究。研究结果表明：随着混合燃料中甲醇含量的增加，预混燃烧阶段的放热率增加，扩散燃烧时间缩短。滞燃期随甲醇含量的增加而增加，此现象在低负荷和高转速下更为明显。甲醇含量对快燃期长短影响较小，总燃烧期随甲醇含量的增加而缩短。低转速下放热率曲线中心随甲醇含量的增加而移近上止点，最大压力升高率和最高放热率随甲醇含量的增加而增加。高转速高负荷下放热率曲线中心随甲醇含量的增加而移近上止点，高转速低负荷下放热率曲线中心随甲醇含量的增加偏离上止点；高转速下最大压力升高率和最高放热率随甲醇含量的增加而增加，而进一步增加甲醇含量反而使最大压力升高率和最高放热率降低。当混合燃料中含氧量小于6％时，缸内最高压力随甲醇含量的增加而增加；进一步增加含氧量时缸内最高压力保持不变或略有降低。缸内最高平均气体温度基本上不随甲醇含量而变化。     

Experimental Study on Thermal Balance of Regulated Two-Stage Turbocharged Diesel Engine at Variable Altitudes

It is significant to study thermal balance of diesel engine under different variable geometry turbocharger(VGT) vane openings at variable altitudes, which is helpful to assess the heat distribution, control the heat load and improve the heat efficiency of the diesel engine. A thermal balance test system was built to study the influence of the VGT vane opening angles on a regulated two-stage turbocharged(RTST) diesel engine's thermal balance performance. The experiment was conducted under full load operating conditions at different altitudes(0 m, 3500 m and 5500 m). Results indicated that the heat load of engine increased and the thermal efficiency decreased with the increase of altitudes under all operating conditions. As the VGT vane openings increased, the exhaust and maximum combustion temperature increased, while the maximum cylinder combustion pressure decreased. In particular, the maximum combustion temperature was more than 2000 K when the VGT vane openings were greater than 70% at the altitude of 5500 m, and the maximum combustion pressure exceeded 17 MPa when the opening of VGT vane was 70% at 0 m. The thermal efficiency of the engine decreased with the increase of VGT vane openings at the altitudes of 0 m and 5500 m, but the thermal efficiency increased and then decreased at the altitude of 3500 m. It was finally obtained that the best openings of VGT vane was 80%, 60% and 50% under the engine speed of 2100 r/min at 0 m, 3500 m and 5500 m, respectively.     

柴油机TR燃烧系统实现低温预混合燃烧的研究

为了验证TR燃烧系统降低发动机排放、实现低温预混合燃烧的能力,在一台经过改造的单缸135柴油机上进行了降低压缩比、燃用柴油-乙醇混合燃料和推迟供油的试验研究.结果表明,压缩比ε降低后,着火推迟,最大放热率增加,缸内最高压力和最高温度降低,NOx排放也降低.但是中高负荷时燃烧速率降低,有效油耗率增加.当燃用乙醇体积含量20%的乙醇-柴油混合燃料时,与燃用柴油燃料相比,着火延迟期延长,烟度大幅度降低.小负荷时缸内最高压力、最高温度、最大放热率和燃烧速率都降低,NOx降低较多;中高负荷时最大放热率高于后者,燃烧速率提高,NOx降低得较少.当供油定时从15°CA BT-DC推迟到13°CA BTDC后,烟度基本不变.     

聚甲氧基二甲醚-甲醇混合燃料的燃烧与排放特性研究

将甲醇按体积比0、10%、20%、30%分别掺混到聚甲氧基二甲醚(polyoxymethylene dimethyl ethers,PODE)中制备出PODE-甲醇混合燃料,并依次标记为M0、M10、M20和M30,在一台高压共轨发动机上研究了最大转矩转速不同负荷下混合燃料的缸内燃烧过程和排放性能。结果表明:在PODE中添加甲醇后,各负荷下缸内压力降低,滞燃期逐渐延长,放热始点推迟。低负荷和中负荷时甲醇体积比的增加会使放热率峰值先增加后减小,而高负荷下放热率峰值却逐渐升高。甲醇体积比较低时,各负荷下燃烧持续期缩短;当甲醇体积比为30%时,中低负荷下燃烧持续期延长,各负荷下燃烧重心(CA50)推迟。掺烧甲醇可以降低NO_x浓度,M30较M0降低幅度为28.1%;而随甲醇体积比的增加,各负荷下HC和CO排放量均呈上升趋势,烟度则先减小后增大。甲醇的低温氧化使混合燃料的甲醛排放量上升,同时NO_2排放量及NO_2占NO_x比例随甲醇体积比的升高而增加,与纯PODE相比,低负荷下M30的NO_2排放量和NO_2占NO_x比例增幅分别为65%和107%。     

瞬态工况下柴油机燃烧模型参数变化研究

为了研究零维燃烧模型中特征参数在瞬态工况下的变化规律,对涡轮增压柴油机在转速1500r／min负载由30％额定功率在5s内均匀增加到100％的瞬态工况下的缸内压力、进气流量、燃油流量等参数进行了测量,用三次Wiebe函数模拟了加载过程中每循环的燃烧放热率,利用非线性回归方程求解出了Wiebe函数中的特征参数,并对其在瞬态工况下的变化规律进行了分析,提出了三次Wiebe函数特征参数选取的经验公式,可以用来预测瞬态工况下的放热规律。     

大气环境对增压柴油机缸内燃烧特性的影响

在试验校准的基于GT-POWER的平原环境柴油机工作过程模型基础上,模拟大气环境对增压柴油机输出性能和燃烧特性的影响.计算结果表明:海拔高度从0～4000 m,在外特性工况下,柴油机功率最大下降14%,油耗增加近10%,排气温度最大升高100 ℃,后燃严重;4000 m海拔和0 m相比,缸内燃烧放热率重心最大拖后7℃A...     

柴油机瞬态工况烟度排放特性及分析

为了研究车用柴油机瞬态工况中,燃烧边界条件对燃烧过程的影响,在试验台上针对增压中冷柴油机在恒转速增转矩瞬态工况下的烟度排放特性进行了试验,并用商业计算软件STAR-CD对此瞬态工况下柴油机的燃烧过程进行了数值模拟分析。针对增压柴油机低转速大负荷排烟较差的特点,试验中发动机转速定为1000r／min,以3种不同的转矩变化率来考察柴油机瞬态工况下的排烟特性。结果表明,柴油机瞬态工况下和稳态工况下的燃烧边界条件有很大的差别,这种差别导致了柴油机瞬态工况下的烟度排放值要明显高于其相应的稳态工况。计算结果表明,随着转矩变化率的升高,最大初始放热率升高及燃烧持续期延长,这些差异同样导致排气烟度值增加。     

乙醇与柴油混合燃料燃烧特性及排放特性的试验研究

在一台YC4112ZLQ增压柴油机上进行了不加任何助溶剂和着火改进剂的情况下,无水乙醇与柴油混合对柴油机燃烧过程影响的研究。试验结果表明,随着混合燃料中乙醇比例的提高,滞燃期延长,放热峰值增大,缸内最大爆发压力和最大压力升高率升高。与柴油相比,E10和E20有效热效率与原机相当,E30在高速大负荷工况热效率降低,NOx和碳烟排放明显降低;但HC和CO排放随着混合燃料中乙醇比例的增大,发动机转速为1500 r／min时,HC排放和CO排放均降低,发动机转速为2300 r／min时,HC排放和CO排放均有所升高。