柴油机高压共轨喷射系统参数对燃烧和排放性能影响的研究

利用AVL-FIRE软件建立TBD234柴油机高压共轨燃烧过程仿真计算模型,通过仿真计算,系统分析了喷射系统主要参数对柴油机高压共轨燃烧和排放性能的影响。最后进行了试验验证,结果表明,仿真值与试验值基本吻合。研究结果为柴油机高压共轨喷射系统参数的优化设计提供了可靠依据。     

高压共轨柴油机燃烧与排放的仿真计算及分析

在林慰梓直喷式柴油机准维多区燃烧模型的基础上,改进了燃油喷射模型以及碳烟的生成与氧化模型,考虑了燃烧区的区间传热和缸内工质的对流辐射传热,由此对一台高压共轨柴油机进行了仿真计算。计算与试验结果对比分析表明,改进后的燃烧与排放模型能够较好的反映了缸内各区的燃烧与排放情况,可以为高压共轨柴油机的设计提供理论指导。     

高压共轨柴油机燃烧与二氧化氮排放特性研究

在一台高压共轨、涡轮增压中冷柴油机上进行了燃烧与排放特性试验,研究了柴油机NO2排放与燃烧特性之间的关系。试验结果表明:随着负荷的增大,高压共轨柴油机NO2排放浓度呈先减小后增大的趋势,而NO2比排放量均逐渐减小;NO2占NOx比排放量百分比为3.4%～33.1%,在低负荷时NO2/NOx增加明显;NO2比排放量和NO2/NOx排放与燃烧重心均呈一定的对数函数关系,具有较强的相关性,2 300r/min时相关系数R2≥0.90。     

满足国Ⅲ排放标准的高压共轨柴油机燃烧系统开发

为满足国家第三阶段排放标准,作者在一款1.8L高压共轨柴油机上进行了燃烧系统开发试验研究,对不同的压缩比、燃烧室形状、喷油器及喷嘴头部突出高度、增压器以及喷油控制进行了柴油机的外特性对比试验研究,根据试验结果进行了燃烧系统的优化匹配,使得柴油机的排放满足了国Ⅲ法规要求,其中CO、HC、烟度排放达到了国Ⅳ排放要求.     

满足国Ⅲ排放标准的高压共轨柴油机燃烧系统开发

为满足国家第三阶段排放标准,作者在一款1.8L高压共轨柴油机上进行了燃烧系统开发试验研究,对不同的压缩比、燃烧室形状、喷油器及喷嘴头部突出高度、增压器以及喷油控制进行了柴油机的外特性对比试验研究,根据试验结果进行了燃烧系统的优化匹配,使得柴油机的排放满足了国Ⅲ法规要求,其中CO、HC、烟度排放达到了国Ⅳ排放要求。     

高压共轨柴油机燃烧匹配研究

在柴油机引入高压共轨喷油系统后,进行了柴油机燃烧参数匹配研究.分析了高压共轨系统对喷嘴和燃烧室以及进气涡流要求;结合理想气体压缩公式和升功率计算公式,计算了不同压缩比的柴油机气缸压力和升功率;按照燃烧室结构尺寸设计经验范围,设计了不同结构形式的缩口燃烧室,满足不同压缩比的要求.根据最大循环喷油量和喷射压力的要求,计算5、6孔喷嘴基本参数.按最佳涡流比的原则,计算了喷孔参数所要求的涡流比.采用单部件顺序匹配试验,进行燃烧系统不同方案的匹配试验,通过试验数据分析得到,6孔、缩口大口径浅坑燃烧室、涡流比2.0是该柴油机燃烧系统较合理的参数.     

喷孔参数对高压共轨船用柴油机燃烧与排放影响的仿真研究

为研究喷孔参数对高压共轨船用柴油机燃烧与排放的影响,应用三维CFD软件对采用3种不同喷孔方案的某船用柴油机燃烧流场和排放进行了数值计算,计算的缸内示功图与实测结果基本吻合.模拟得到了不同喷孔方案下的燃油液滴分布、流场分布、缸内燃烧温度和压力分布,以及NOx和Soot质量分数分布等,同时还得到了油耗与指示功率.对比分析表明:喷孔直径和数目影响燃油雾化和蒸发,影响油气混合质量,进而影响NOx与Soot的排放.通过综合考虑动力性、经济性和环保性,选择喷孔孔数为8、喷孔直径为0.37 mm的喷孔方案为最优方案.     

某型共轨柴油机排放技术研究

为使某型共轨柴油机排放限值满足非道路第三阶段排放法规,利用AVL Fire软件对柴油机缸内喷射过程和燃烧过程进行了模拟仿真计算,通过实测缸压曲线验证了模型的精度,根据仿真结果对原有喷油嘴进行了优化设计,提出了两种优化方案,研究了不同喷油嘴孔数对喷射过程、缸内温度分布、额定工况碳烟和一氧化氮的生成量以及柴油机非道路八工况排放结果的影响。试验验证了仿真结果,优化后的6孔喷油嘴在油耗更低的情况下满足了非道路第三阶段限值要求。     

共轨柴油机燃烧系统的匹配研究

在直喷柴油机CA6DE1上安装了高压共轨系统,建立了一套完整的台架试验系统。在试验台上对CA6DE1共轨柴油机进行了性能匹配试验。对喷油器结构参数、燃烧室几何参数和进气涡流比进行了改进和优化。试验结果表明：较高的喷射压力、较小的喷孔直径．匹配较低的进气涡流比和适合的燃烧室形状,同时采取推迟喷油定时的措施;可以改善油气的混合和燃烧过程,减小有害排放,兼顾经济性、动力性和排放性能的要求。     

共轨式电控喷射系统控制参数对柴油机燃烧过程及排放的影响

高压共轨式电控喷射与其它电控系统相比，为燃烧过程优化提供了更多的可控参数，介绍了FIRCRI系统在SYYRE WD615.68发动机上应用的前期研究结果，采用缺内压力示功图、燃烧放热率分析等方法，研究喷射压力两次喷射方式对燃烧过程、NOX及碳烟排放特性的影响。     

共轨轨压和进气压力对柴油机燃烧和排放的影响

运用CFD商用软件FIRE对不同轨压与不同进气压力下燃烧室内油气混合特性进行了仿真计算分析。研究了高速直喷柴油机的混合气形成规律,通过与试验值的对比可知,计算结果有效反映了这种混合气形成特性对燃烧过程及排放特性的影响。结果表明：通过对缩口直喷燃烧室内气流特性和轨压、进气压力的优化匹配,可以有效地控制燃烧过程的滞燃期、预混合燃烧比例和扩散燃烧过程,从而控制高温燃烧持续期,在保证经济性的前提下,可以有效地降低NOx和烟度排放。     

共轨柴油机碳烟排放性能恶化分析及对策

某型柴油机燃油系统改装成共轨系统之后,碳烟排放性能恶化。通过对喷雾贯穿距的分析．判断为燃油碰壁致使缸壁处形成富油区,从而恶化了排放性能。本文提出利用增大喷射夹角使燃油喷雾碰壁后反弹以改善燃烧的措施。通过对不同喷射夹角下的缸内喷雾及燃烧过程进行三维CFD模拟,给出了3种不同喷射夹角时缸内部分流场的时空分布。分析了缸内流场对燃烧与排放的影响。仿真结果表明适当增大喷射夹角,缸内压力升高,碳烟生成量减少。     

电控共轨柴油机应用柴油/乙醇组合燃烧的气体排放及燃料经济性

采用柴油/掺水乙醇组合燃烧(DECC)方式对一台电控高压共轨的增压中冷发动机开展了气体排放特性的研究.结果表明,采用DECC方式能大幅度减少共轨发动机的NOx排放.排气系统加装氧化催化转换器(DOC)可以消除随之增加的HC和CO排放,使其排放值甚至比燃用纯柴油的原机还低,排气烟度也得到了改善.对甲醛和乙醛等非常规气体的...     

船用大功率柴油机共轨喷射系统匹配研究

为提高船用柴油机的性能,进行了高压共轨喷油系统与大功率柴油机的匹配研究。在分析柴油机基本参数的基础上,通过计算喷油系统结构匹配参数,设计了高压共轨系统共轨组件的结构参数。进行了原机和配机的仿真与试验研究,结果表明所匹配的高压共轨系统比原机的燃烧排放性能有明显改善。     

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.     

共轨柴油机燃用天然气合成油的性能与排放特性

对某共轨柴油机燃用天然气合成油(gas-to-liquids,GTL柴油)和国-Ⅲ柴油进行了动力性、燃油经济性和排放特性研究.结果表明:与国-Ⅲ柴油相比,共轨柴油机燃用GTL柴油时的动力性与国-Ⅲ柴油相当,燃油消耗率降低约4%,GTL 柴油的 HC、CO、Nox、PM 排放分别降低17%、8%、3%、40%,烟度排放降低35%.GTL 柴油明显改善柴油机HC和烟度排放,并能同时降低柴油机Nox和 PM 排放,是一种潜力巨大的低排放柴油清洁代用燃料.     

喷油嘴结构参数对高压共轨柴油机燃烧与排放性能的影响研究

高压共轨系统能够实现良好的喷射雾化及灵活可调的喷油规律.本文在对燃油共轨系统的核心部件喷油器与燃烧室的匹配做了深入分析的基础上,建立了CFD仿真模型,研究了不同喷油器结构参数对燃烧与排放性能的影响.结果表明:喷油器参数的设置对高压共轨柴油机的燃烧与排放性能影响较大,是决定柴油机性能的关键因素之一.     

电控共轨系统分析及其对排放的影响

在分析了几种柴油机电控共轨式燃油系统的基础上,讨论了电控共轨系统对喷油压力、喷油量、喷油率形状和喷油时间可自由调节的特点,分析认为,电控共轨系统提高了喷油压力,实现了柔性可调的喷油规律,对柴油机排放降低、经济性和动力性提高起促进作用。     

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.     

柴油机高压共轨系统仿真研究

建立了高压共轨燃油系统工作过程的数值仿真模型,仿真结果与试验数据吻合较好。利用该模型研究了喷油器不同喷孔直径和喷孔数的组合对喷油速率的影响。研究结果表明,运用软件仿真技术对高压共轨燃油系统进行仿真计算和优化设计是一种有效方法。