喷油嘴流量对小型柴油机燃烧及排放影响的试验研究

以某186FA柴油机为研究对象,对比分析喷油嘴用不同加工方法的喷孔及流量变化对小型柴油机燃烧和排放性能的影响。试验结果表明:减小喷油嘴流量,同工况下柴油机的最大燃烧压力降低,燃烧始点提前,预混燃烧比重减小,扩散燃烧阶段燃烧速度加强。合理匹配喷油嘴的流量参数能有效降低柴油机的排放。喷油嘴喷孔用电火花打孔与用机械钻孔相比,能明显的改善柴油机排放性能。186FA柴油机用电火花打孔、流量为0.959 L/min的喷油嘴和原机机械钻孔的喷油嘴试验对比,整机HC、CO和PM排放分别下降了45.1%、27.7%和10.4%;NO_x上升11.3%;但HC+NOx仍下降2.4%(八工况排放试验循环)。用喷油嘴优化匹配后整机排放能达到中国非道路柴油机第三阶段排放标准的要求。研究表明:柴油机在中、小负荷工况的燃油消耗率、HC、CO明显减少是整机排放降低的主要因素,其机理是喷油嘴流量系数大,喷孔燃油流道表面质量改善,提高了喷油压力和喷雾质量,每循环喷雾形状稳定,改善油气的混合和燃烧质量,说明喷油嘴喷孔参数和流量是影响非道路小型柴油机性能和排放的重要因素。     

CG125摩托车消声器的模拟研究与实验验证

为解决出口装CG125摩托车噪声排放高于欧盟EEC认证标准限值的问题,全新设计一款排气消声器,并采用ANSYS软件对其消声性能和内部流场进行数值模拟,研究其内部流场对消声性能的影响,最后通过台架试验进行验证。结果表明,新设计的两段式阻抗复合消声器结构合理可靠,性能优于原厂生产的消声器,安装该消声器的CG125摩托车噪声排放达到了欧盟EEC认证标准的要求。     

小型柴油机排气净化消声器的研制

为小型柴油机设计了一种排气净化消声器,采用泡沫陶瓷作为过滤材料,将催化转化技术及活性碳纤维(ACF)应用其中.通过实验和改进后的排气净化消声器与试验样机原消声器相比,在标定工况时,排气净化消声器降低噪声4dB(A)以上,有害废气排放物NO的含量降低48.1%,HC、CO和烟度均有一定的降低,取得较好的效果.为小型柴油机的性能提高提供了一条有效的途径.     

排气背压对小型柴油机性能影响的研究

为分析排气背压对小型柴油机动力性、经济性和排放性能的影响,选取186F柴油机通过控制排气管上的节流阀开度调整排气背压进行试验。试验结果显示:随着排气背压的增大,样机的动力性能和经济性能均出现恶化,以标定工况(3 600 r/min,16.7 N·m)为例,排气背压增大到80%时,比油耗增加3.7%,扭矩降低5.6%;在低速工况下影响更为明显。过量空气系数在同一转速不同负荷均随排气背压的增大而减小。采用非道路用柴油机的稳态八工况排放试验循环得到不同排气背压下整机比排放,HC、CO比排放呈先降低后增加趋势,其中排气背压增加到20%和40%时,HC、CO比排放分别降低1.3%和1.1%,达到最小值;NO_X比排放呈下降趋势,排气背压增加到80%时,NO_X比排放降低17.1%;PM(颗粒物)比排放呈上升趋势,同时NO_X、PM比排放随排气背压的变化较为敏感。研究内容可为小功率非道路柴油机排气背压的设计值提供理论依据。     

双通道镶块涡流室柴油机掺烧生物柴油综合性能研究

双通道镶块结构在一定程度上提升了涡流室柴油机的性能,在该结构基础上掺烧生物柴油,探究双通道镶块涡流室柴油机掺烧生物柴油的综合性能。通过发动机台架试验得到了双通道镶块涡流室柴油机掺烧生物柴油时的各项性能指标,分析生物柴油掺烧比对双通道镶块涡流室柴油机性能的影响规律。试验得出:掺烧生物柴油会降低发动机的最大输出功率,降幅随掺烧比增加而增大,掺烧比低于30%时对发动机动力性能影响较小:掺烧生物柴油会增加燃油消耗率,但部分工况下的等效燃油消耗率有所降低:掺烧生物柴油有利于碳烟、HC、CO的排放控制,但掺烧比大于20%时会导致NO_X排放增加。     

汽车尾气稀土催化净化效果的试验研究

根据汽车发动机必需消声量频率特性曲线 ,利用相关的数学模型 ,设计制造了催化净化消声器 ,分别用含有少量贵金属的稀土元素和陶瓷作催化剂和载体 .讨论了脉动补氧量、空燃比A/F、发动机工况和载体的结构形式等因素对净化效果的影响 .试验结果表明 :怠速时 ,由于 CO、HC的排放浓度较其他工况高 ,补氧十分必要 ,而且随着补氧量增加 ,CO、HC的净化转化率提高 ;在节气门开度和转速一定的情况下 ,空燃比 A/F增大时 ,CO、HC的排放浓度降低 ,同时净化率提高 ;在模拟汽车等速工况运行时 ,颗粒型载体的净化效果优于蜂窝型 ,而在怠速工况时 ,两者的净化效果基本一致 ;同种情况下 ,CO的转化率高于 HC的转化率 .     

小型非道路柴油机稳态和瞬态排放特性分析

为了使非道路用柴油机达到GB 20891—2014《非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法(中国第三、四阶段)》中第四阶段排放限值的要求,按照稳态循环(NRSC)和瞬态循环(NRTC)规定的工况,对一台非道路用自然吸气柴油机进行测试研究。引入分担率的概念,分析NRSC试验时柴油机各工况下CO、NO_x、HC排放对整机排放的影响;研究NRTC试验时冷启动循环和热启动循环排放特性的差异和CO、NO_x、HC的瞬时排放曲线。结果表明:NRSC试验下,污染物在2 400 r/min下100%负荷时排放分担率均超过18%,是控制污染物的关键工况;NRTC试验下,相对于NRTC试验热启动循环,冷启动循环的颗粒物(PM)、CO比排放量分别为0.25 g/(kW·h)和3.36 g/(kW·h),高于热启动循环的0.23 g/(kW·h)和2.28 g/(kW·h),而NO_x+HC的比排放量为6.67 g/(kW·h),略低于热启动循环的6.88 g/(kW·h)。CO瞬时排放峰值基本对应转矩峰值、转矩谷值及转速峰值;NO_x瞬时排放峰值基本对应转矩峰值;HC的瞬时排放相对CO、NO_x变化更平稳。该研究可为降低非道路用柴油机稳态和瞬态排放提供参考。     

降低非道路用柴油机排放试验

为了改善非道路用直喷N490型柴油机的排放性能,研究了喷油压力、喷油定时、喷油器喷孔直径和喷油器油嘴伸出量等参数对柴油机排放的影响。研究结果表明:提高喷油压力,可以有效降低柴油机的不透光烟度和燃油消耗率,但会导致氮氧化物(NO_X)排放升高;增大喷油定时,可以降低颗粒物(PM)排放,但会带来NO_X排放升高;较小喷孔数目和直径(5×Φ0.21 mm)与具有较高喷油压力的喷油泵相匹配,可以有效降低NO_X和PM的排放;合适的喷油器油嘴伸出量可以改善柴油机的排放性能。对柴油机燃烧系统进行优化匹配,柴油机的NO_X+碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)和PM排放分别降低到6.23 g/(k W·h)、1.109g/(k W·h)和0.522 g/(k W·h),达到了中国第三阶段非道路用柴油机排放标准的要求。     

混合燃料的内燃机性能实验研究

为探究石油燃料的理想替代能源,以柴油、正丁醇、乙酰丙酸乙酯、生物柴油为基原料配制混合燃料,并在一台单缸常柴L22柴油机实验平台上,进行不同工况条件下的内燃机动力性、经济性和排放性能实验,探究在不同基原料、不同配制比例条件下,内燃机的有效输出功率P、燃油消耗率Be、PM、HC、CO、NOX随转速和负荷的变化趋势.结果表明,在柴油机不做任何改变的情况下,混合燃料可直接适用于柴油机,相对于柴油,混合燃料的输出功率略有降低,燃油消耗率有不同程度的升高;掺入含氧生物质燃料,PM、CO的排放有所降低,HC、NOX排放略有上升,掺入的生物质基原料含氧量越高、掺入比例越大,变化趋势越明显.     

涡流预燃室的探索——95系列柴油机燃烧系统的试验研究一

为进行预燃室的探索,考察其用于495T型柴油机的性能和用于495Q型车用柴油机的高速性,在S195型单缸机上进行了本试验研究。与直接喷射式燃烧系统相比,涡流室和预燃室具有工作柔和对喷油系统要求不高,和废气中有害成分NOx较少等优点,预燃室在这方面更优于涡流室,但从标志重要性能的动力性经济性来看,涡流室则优于预燃室,特别因其高速性能好,故涡流室在缸径小于100毫米的高速柴油机中占统治地位。我们的主要目标是:提高预燃室的动力经济指标,使之赶上或超过S195原机涡流室,     

车用柴油机有害排放物机内净化技术应用研究

与汽油机排放控制相比,柴油机的排放控制难度更大,这主要是因为柴油机排气后处理技术难度和成本都比汽油机高,尚未有像三元催化器那样非常有效后处理技术,尤其目前国内主要依靠机内净化技术来降低柴油机排放污染。由于柴油机采用扩散燃烧方式,CO和HC排放远低于法规限值,因而柴油机降低排放的主要目标是氮氧化物(NOX)和颗粒物(PM)。     

汽车发动机进气道流场三维数值解析与优化

为了改进EQ4BTAA增压空空中冷柴油机性能,对发动机的高涡流进气道内流场进行了三维数值模拟,得到了不同气门升程下详细的流场结构。气道性能评价参数(流量系数和气流转矩)的计算结果与稳流试验台的试验结果吻合较好。通过流场分析,找到了气道不合理的部位,并应用CAD/CAM/CFD集成的方法对气道进行了优化。优化后气道流量提高了14%,涡流比降低了12%,改进的气道与发动机匹配后,该柴油机的排放已达欧 标准。     

加装防爆组件对防爆柴油机性能的影响

矿用防爆柴油机作为无轨辅助运输车辆的动力装置有广阔的应用空间,但在进排气系统中加装防爆装置使得进排气阻力增加,发动机动力经济性恶化。对某型防爆柴油机原机与加装防爆组件分别进行台架试验得出:在防爆柴油机排气系统中增加防爆组件后,排气背压有较大幅度增加,动力性下降,燃油消耗率增加。排气系统中加装水洗箱小负荷运行时对CO、NO_x和PM排放影响不大,大负荷时三种排放均有明显增加;而加装全部防爆部件后,进排气系统阻塞严重,CO、NO_x和PM排放平均增幅分别为33.33%、15.08%、和53.23%。外特性排放测试结果表明,加装全部防爆部件后CO、NO_x和PM排放增幅较大,防爆柴油机性能严重恶化。     

汽车尾气净化消声器的开发研究

论述了蜂窝陶瓷载体稀土催化净化器的设计原则及试验目的 ,提出了用净化装置替代普通消声器的构想 ,即选择合理的设计参数 ,使尾气净化装置在满足净化时对废气空速和起燃温度要求的前提下 ,具有消声作用。试验结果表明 ,对于本试验用净化器 ,当蜂窝载体被安装于第二腔时 ,实际消声量频率特性曲线完全覆盖必需消声量频率特性曲线 ;在发动机以 4 50 r/ min的转速怠速工作时 ,CO,HC的净化转化率可达 90 %以上     

ZS1110T型直喷式柴油机燃用生物柴油的试验研究

对ZS1110T直喷式柴油机燃用生物柴油进行了试验研究.结果表明:在不对原机结构作任何改动的情况下,燃用生物柴油的有效功率比柴油的有效功率大约低10.2%,生物柴油的燃油消耗率比柴油大约高出13.1%.在排放方面,在原机上燃用生物柴油可以降低CO、HC、碳烟排放,由于生物柴油中含氧量高,所以NOx排放比柴油略有增加.从试验中的排放效果来看,生物柴油是柴油机理想的低排放代用燃料.     

放热中心对DMC-柴油燃料排放特性的影响

为提高柴油机的燃烧热效率及有效降低有害排放物,在1台高压共轨单缸柴油机上,运用2段预喷和1段主喷组合的多段燃油喷射,并耦合高EGR率以实现低温预混合燃烧。在不同放热中心及EGR率的条件下,对比研究柴油及D10燃料(在柴油中掺入10%碳酸二甲酯)的排放性能。研究结果表明:随着放热中心(crank angle 50,CA50)后移,NOx排放显著降低,HC及CO排放的变化则相对平缓,PM排放呈先增加后降低的趋势;通过调整燃油喷射系统参数调控CA50(燃油路径)及采用EGR率(气体路径)均可实现对NOx的控制,但对其他排放物的作用效果却各不相同;高EGR氛围耦合较晚的CA50,即燃油路径与气体路径二者良好的匹配使用,可实现NOx和PM这2个目标变量的兼顾控制;与柴油相比,使用含氧燃料D10后,HC和CO均略有下降,NOx排放略有上升,但在PM排放方面可以获得大幅度的降低,可为NOx与PM排放之间的再平衡提供更大的空间。     

膜法富氧进气改善直喷式柴油机的起动性能

在一台四冲程直喷式柴油机上进行了富氧进气改善起动性能的试验研究.使用膜法富氧系统为柴油机供应φO2,in=23%,25%和27%的3种富氧气体,实时测量起动过程中缸内压力和烟度、NOx、HC、CO排放,并与φO2,in=21%进气(环境空气)时所测数据进行比较.结果表明:采用富氧进气能够提高柴油机的起动性能,使之更快进入怠速暖机阶段;同时显著降低烟度、HC、CO排放,但NOx排放增加.     

某汽油发动机排气系统的分析与设计

为有效控制发动机尾气所排放的污染物和排气噪声,针对某型号轿车汽油发动机排气系统进行设计,对排气系统的声学特性进行分析与数值计算,阐述了噪声的产生机理和降低噪声的方法,并对阻性消声器和阻抗复合型消声器的结构和主要尺寸参数进行了设计.分析了尾气污染物的主要成分及其净化方法,参考北京绿创的轿车整体型三元催化器的结构尺寸,设计了基于低温等离子体(NTP,Non-Thermal Plasma)的汽车尾气四效净化器,根据汽车设计的相关要求,对排气系统的各零部件进行合理布置,确定了悬挂方式;该汽车排气系统可同时净化发动机尾气中其中一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化合物(NOx)和可吸入碳烟颗粒物(PM,particulate materia),同时具有净化效率高,排气背压低、降噪效果好等优势.     

柴油机伞帘喷雾燃烧系统的试验研究

在四气门单缸柴油机上研究了伞帘喷雾(UCS)燃烧系统性能．结合喷油过程测试结果和缸内空气运动数值模拟结果，综合分析了试验结果．结果表明，与原机相比，UCS系统的燃油经济性明显提高，烟度、最高燃烧压力、排气温度和NOx排放明显降低．这归因于喷雾碰壁引起的喷雾体积和空气卷吸量增加及燃油的二次雾化．但在中低负荷工况，由于壁面温度低，其CO和HC排放量明显高于原机．它在上止点后着火；着火时，准伞形喷雾和帘状喷雾的扩展范围已很大．     

柴油机排放控制系统耐久性试验前后排放特性分析

在AVL发动机试验台架上,对国Ⅳ柴油机进行排气污染物排放控制系统发动机台架耐久性试验。在耐久性试验前后,对该柴油机均进行了欧洲稳态循环(ESC)和欧洲瞬态循环(ETC)试验,并利用AVL AMA i60排放测量系统对排放物进行检测分析。试验结果表明,耐久性试验前后,气体污染物排放随工况的变化趋势基本一致;经耐久性试验后,NOx排放量基本无变化,CO,HC和PM排放,在ETC试验分别增加了67%,508%和85%,而在ESC试验其变化较小;柴油机在耐久性试验前后均满足国Ⅳ排放标准,排气污染物排放控制系统符合国标GB 20890-2007要求。