基于一种新型喷油系统的船用柴油机NO x 排放试验研究

为了探索采用改进的机械式喷油系统以较低的成本使大功率船用柴油机的NOx排放满足IMO TierⅡ法规的可能性,在一台6PC2-6/2L型柴油机上开展台架试验,验证了自行研发的新型喷油系统,即交叉喷孔油嘴和调压孔式喷油泵,对于降低船用柴油机NOx排放的效果.试验结果表明：交叉喷孔油嘴所产生的扇形喷雾在柴油机气缸的空间分布范围广,混合气更为稀薄,有利于抑制燃烧温度,从而降低NOx排放;将新型喷油系统应用于该柴油机使NOx排放率降低14.3%,同时制动油耗率降低1.5%.新型供油系统进一步优化有望使该柴油机的NOx排放满足IMO TierⅡ排放法规.     

船用中速机中压共轨电控燃油喷射系统

为提高船用中速机燃油喷射系统性能,减少有害物排放,研制开发一种柴油机中压共轨液力增压式电控燃油喷射系统.以润滑油作为工作介质对燃油进行增压和喷射,无需增加其他增压机构和更换喷油器,结构简单.设计了系统的硬件和软件,并在油泵试验台架上对该系统进行性能试验.结果表明:系统的响应速度快,控制精度高;喷油量、喷油压力和喷油正时控制灵活,调节范围大.系统的工作性能和技术指标可满足船用中速柴油机对电控系统的要求.     

新一代MTU4000系列柴油机工作原理研究

正MTU4000系列柴油机是德国MTU公司在上世纪九十年代研发的,符合船舶行业IMOⅡ排放标准的新一代柴油机,使用了共轨式喷射系统取代传统的喷油泵。MTU4000系列柴油机运用了柴油机燃烧技术的新技术,克服了传统喷射系统的约束,充分利用共轨式(COMMON RAIL)喷射系统的优点,改善柴油的燃烧效率,降低了有害物质的排放,是新一代的大功率高速柴油机。     

4190船用增压四冲程柴油机进排气系统建模

基于MATLAB/Simulink仿真平台,构建4190型船用增压四冲程柴油机的非线性仿真模型,进行进、排气系统的仿真计算.以4190 ZLC-2型船舶中速柴油机为例,并将仿真结果与实验结果进行对比,验证了柴油机仿真模型的正确性.利用该仿真模型进一步研究进、排气系统对4190ZLC-2型柴油机功率、扭矩、燃油消耗率、充气效率等参数的影响.结果表明:柴油机进气总管直径偏移+20mm与排气歧管直径为65mm时,4190型柴油机经济性和排放性达到最优,为190系列船用中速柴油机性能优化设计提供了依据.     

高压共轨燃油喷射技术在船上的应用和排放优越性

本文介绍了传统燃油喷射系统的局限性和高压共轨燃油喷射系统在船用低速柴油机上的应用状况,对其在排放方面的优越性进行了评析.高压共轨燃油喷射系统作为一种全新概念的电控燃油喷射系统,具有高度的控制灵活性,是未来船用低速柴油机燃油喷射系统的主要发展方向.     

燃油性质对船用中速柴油机排放的影响

鉴于2000－01－01起国际海事组织（IMO）对船用柴油机的NOx排放提出了限度值,研究了船用中速柴油机燃用柴柴油,窄馏分柴油及重油等燃油对NOx与颗粒排放的影响,发现了燃油中重馏分越多,芳烃含量越多,碳含量越多,则排放NOx越少,但增加了颗粒的排放,为了能降低NOx排放,又不过多增加颗粒排放,燃用轻柴油时采取了延迟 油,燃用重油时采用掺水乳化的方法,证明对降低船用中速柴油机NOx排放是有效的。     

16240Z型柴油机喷嘴针阀、柱塞、出油阀三种精密偶件

16240Z型柴油机喷油嘴偶件、柱塞偶件和出油阀偶件是适用于中速大功率柴油机喷油泵和喷油器的三种偶件。我院与有关单位根据铁道部科技发展计划及(81)铁工字457号文件规定的精神,为提高16240Z型柴油泵喷油器三对精密偶件的可靠性、耐久性,共同协作,开展科技攻关,其内容主要是: 1.短针阀型喷嘴偶件短期使用后严重磨损问题的解决。 2.针阀体在运用中出现大量断裂问题的解决。     

船用中速柴油机轴系的扭纵耦合振动

用作者等提出的柴油机轴系耦合振动理论计算了某船用大功率中速柴油机轴第泊强烈的耦合振动，计算与实测结果的对比分析表明作者等提出的耦合理论不但适用于长行程低速大功率机而且适用于中速柴油机，进一步证实了耦合机理的正确性，还提出了避免轴系强耦合振动的措施。     

4190Z_LC-2型船用柴油机燃油系统电控化改造

阐述了4190ZLC-2船用柴油机喷油系统电控化改造的实验方案.通过改变喷油泵柱塞直径的大小、喷油器喷孔直径的大小及喷油定时参数来分析影响柴油机经济性(耗油率)、排放性能(NOx,CH浓度的排放)和燃烧性能的相关因素.并分别在负荷特性和推进特性下,对该柴油机改造前后的燃烧性能和排放性能进行分析对比.从而给后续柴油机燃油系统改造提供理论和试验依据.     

神经网络在大功率船用柴油机NOx排放预测中应用

通过计算研究，考察了BP神经网络在大功率船用柴油机NOx排放预测上应用的可行性，选用适当的NOx排放模型。将发动机不同工况下的缸内最高爆压pmax，最高燃烧温度Tmax和纯度R作为神经网络的输入数据，并且使用试验数据对神经网络进行了检验，结果表明，BP神经网络可以有效和准确地对大功率船用柴油机NOx的排放进行预测。     

喷油提前角对双燃料柴油机燃烧和排放的影响

为研究喷油提前角对双燃料发动机燃烧和排放特性的影响,以4190ZLC-2型船用中速柴油机为研究对象,运用AVL_FIRE软件构建柴油-甲醇双燃料燃烧室模型。通过仿真实验的方法,研究当甲醇掺混比为20%,喷油提前角分别为 16.6°、18.6°、20.6°、22.6°时,对柴油机燃烧、排放、动力特性的影响。研究结果表明:随着喷油提前角的逐渐增大,缸内混合气质量得到改善,从而优化混合燃料在缸内燃烧的质量,同时还可观察到放热率曲线逐渐前移且峰值增加。分析数据可知,在甲醇掺混比为20%,喷油提前角20.6°时,NO排放较原机排放增加29.83%,Soot排放量降低30.5%,CO排放量降低5.6%,指示功率增为58.75 kW。     

基于RBF神经网络的船用柴油机NOx排放的预测

依据4190ZLC-2型船用四冲程增压柴油机实际试验测得的数据,利用MATLAB中的神经网络工具箱,建立了基于径向基函数神经网络（RBF）的柴油机氮氧化物（NOx）排放浓度的预测模型。在预测模型建立过程中选取柴油机油耗率（SFOC）、功率、转速等参数数值作为输入矩阵,柴油机的氮氧化物排放浓度作为输出矩阵。仿真结果表明:该方法预测精度高,可为控制氮氧化物的排放提供依据。     

喷油正时对双燃料发动机低负荷性能影响的数值模拟

在基于过量空气系数控制的天然气-柴油双燃料发动机上,通过台架试验和计算流体动力学(CFD)数值模拟研究低负荷工况下喷油正时对双燃料发动机性能的影响规律.结果表明:发动机以中等转速、低负荷、 40%天然气替代率工作,适当喷油正时提前能够改善混合气质量与缸内燃烧情况.喷油正时为27°上止点前(BTDC)时,输出功率提升了18.44%,能量消耗率减少15.57%,同时一氧化碳(CO)和碳氢化合物(HC)的排放水平分别降低37.98%和39.51%.     

船用柴油机EGR率自控系统设计研究

为探究降低船用柴油机有害物排放的措施,设计了一套自控EGR率系统,对EGR率控制部分进行了软件和硬件的设计。控制部分通过单片机产生PWM信号来控制EGR阀的开度,保证不同工况下EGR率的最佳效果,在船舶柴油机YC4F100-C20上进行了试验。试验结果表明,与无EGR系统相比,配置EGR率的自控系统可以一定程度上降低NOx和烟度的排放量,较好地保护海洋环境。     

棉籽生物柴油的燃烧和排放性能

为测试棉籽生物柴油的燃烧和排放性能,本文在柴油机结构不作改动的情况下,适当提高喷油压力,在额定转速下燃用不同棉籽油调和比例的生物柴油与燃用0#柴油时的负荷特性和碳烟排放进行了对比试验研究。结果表明,提高喷油压力可有效改善生物柴油的雾化质量,同时负荷特性曲线平缓性变差,在较高负荷时出现凸峰现象：低棉籽油调和比例的生物柴油不需提高喷油压力,可直接在柴油机上燃用;生物柴油最小油耗率向低负荷偏移。碳烟排放随棉籽油调和比例增加而明显改善。     

基于MATLAB的地沟油生物柴油掺烧比优化分析

通过10种不同掺烧比的地沟油生物柴油在双缸直喷式柴油发动机上的发动机台架试验,研究了地沟油生物柴油的动力性、经济性以及排放性随掺烧比变化规律。并根据实验结果,在柴油机应用较多的中等负荷情况下利用遗传算法通过MATLAB仿真了最优掺烧比。优化结果显示:中等负荷情况下,地沟油生物柴油与柴油的最佳掺烧比为21∶78。此时,发动机功率降低不多,油耗率增加4.43%,NOX排放减少5.01%,碳烟排放减少20.76%,其综合性能达到最优。     

船用中速柴油机NO排放浓度的预测

将准维三区燃烧模型与ＮＯ生成的扩大的Ｚｅｌｄｏｖｉｃｈ机理相结合,成功地开发了一种船用中速柴油机排气中ＮＯ浓度预测计算程序,并通过实验证明模拟计算结果与实测结果基本吻合。为从更深层次地认识船用柴油机工况和性能参数对ＮＯ排放量的影响,提供了一种有效的工具。     

电控高压共轨喷油系统的标定和应用

为了获得电控柴油机的喷油一致性,测试了电控喷油器之间的差异,得到大量喷油器的喷油持续期统计规律,并提出将测得的喷油持续期的统计平均值作为基准值,采用与之插值的办法消除各个喷油器与基准值之间的差异,获得了良好的喷油一致性.针对实际发动机运转时各缸之间的循环差别,提出利用ECU软件比较各个循环的角速度差,根据差异的大小补偿每缸每循环的喷油量的方法,达到了减少各缸之间的循环运转差异的效果.试验结果表明,与传统直列泵柴油机比较,电控柴油机的动力性、经济性以及排放性能都有所改善,特别是燃油消耗率和排气烟度有大幅度的降低.     

柴油机暖车阶段未燃碳氢排放影响因素的研究

通过在一台高速直喷式柴油机上的试验,得出了在暖车阶段柴油机未燃碳氢(HC)排放与冷却液温度之间的变化规律以及发动机转速与负荷对未燃HC排放的影响,试验结果表明,暖车时柴油机采用的负荷和转速大小决定了未燃HC排放的多少,当转速一定时,存在一个决定未燃HC排放随冷却液温度变化而有不同趋向的临界负荷,低于此负荷,随着冷却液温度的升高,HC排放浓度趋于下降或基本不变;超过此负荷后,HC排放浓度会随着冷却液温度的升高而增大,另外,研究表明,在负荷相同时,柴油机的未燃HC排放量随着转速的升高而下降,就未燃HC排放总量而言,存在一个未燃HC排放最少的暖车转速和负荷区间。在该区间内,要求发动机应采用较高转速,较低的负荷。