柴油机进气预混甲醇降低碳烟与NOx排放的试验研究

介绍了在发动机进气系统加入不同预混量甲醇对柴油机碳烟和NOx排放的影响.采用一种组合燃烧模式,该模式是指低负荷时发动机仅燃用柴油,中等以上负荷燃用柴油与预混甲醇.试验在一台改装的喷醇发动机上进行.与原柴油机性能进行的对比表明,采用组合燃烧方式的喷醇发动机的碳烟、NOx排放以及经济性明显优于原柴油机.同样工况下碳烟和NOx排放分别可以减少40%和15%以上,同时燃料消耗率也有大幅度改善.     

电站机组使用柴油/甲醇双燃料发动机试验

文章在不改变柴油电站机组原动机结构参数的情况下,设计了柴油/甲醇双燃料喷醇控制系统,采用组合燃烧方式,即低负荷时发动机仅燃用柴油,中等以上负荷燃用柴油与预混甲醇,试验了发动机的动力和排放性能。试验表明,在额定转速下,双燃料发动机与柴油机相比动力性有所提高,NOx和碳烟排放大为改善,调速性能也可满足机组要求。     

柴油多次喷射对船舶DMCC发动机的影响

为探究带预喷的柴油多次喷射对柴油/甲醇组合燃烧(dieselmethanolcompoundcombustion,DMCC)船舶发动机性能、燃烧和排放的影响,在一台船舶柴油机进行DMCC模式改造的基础上,选择该发动机推进特性常用的3个工况点开展了纯柴油模式和双燃料模式下有无预喷的试验研究.3个工况点分别为发动机25%、50%和75%额定功率点.研究结果表明,发动机采用带预喷的喷射策略可以使双燃料模式下的甲醇替代率大幅提升,并使当量比油耗降低,且负荷越大,当量比油耗降低越多.采用预喷策略后,发动机在两种燃料模式下的燃烧开始时刻都会提前,但在双燃料模式时提前更多,同时双燃料模式下的放热率峰值和压升率峰值大幅降低,燃烧定容度增加,热效率提高.此外,预喷策略可以使双燃料模式下的NOx排放大幅降低,3个工况点分别降低24.97%、37.98%和40.02%;PM(particulate matter)排放略有增加,但仍低于纯柴油无预喷模式.     

超高增压柴油机全工况性能的研究

以一超高增压舰船柴油机为例，研究了顾氏系统及其对柴油机性能的改善．通过与相继增压系统、高工况放气系统及几种常规增压系统的性能对比，分析了其运行范围，提出了最低调节工况概念．实践证明，采用顾氏系统能降低柴油机机械负荷、热负荷、油耗及ＮＯｘ，改善低工况性能．文中还确立了顾氏系统设计方法，并就系统动力学效应及其对柴油机换气特性的影响进行了讨论．     

十六烷值改进剂对柴油/甲醇混合燃料燃烧特性的影响

采用常规商业柴油、分析级无水甲醇和助溶剂配制了均匀混合的柴油／甲醇燃料，在TY1100单缸、水冷、直喷柴油机上对添加了十六烷值改进剂后的柴油/甲醇混合燃料的燃烧特性进行了试验研究，试验表明：与柴油相比，柴油／甲醇混合燃料燃烧的滞燃期延长，缸内最大气体压力增加；加入十六烷值改进剂后，柴油／甲醇混合燃料的滞燃期明显缩短，大负荷时的缸内最大气体压力减小。     

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。     

大功率车用柴油机燃用航空煤油的燃烧仿真研究

建立了大功率车用柴油机燃用柴油和航空煤油的缸内燃烧模型。该模型利用喷雾试验结果对KH-RT破碎子模型进行了标定,同时耦合了燃油的化学反应动力学机理,具有较高的仿真精度。计算结果表明:相比柴油,柴油机燃用航空煤油喷雾破碎过程中雾化质量提高;燃烧过程中缸内滞燃期缩短,放热率峰值下降,缸内机械负荷及热负荷均得到缓解;柴油机燃用航空煤油在标定工况点相比燃用柴油功率下降5.8%,油耗率相当。     

柴油引燃甲醇双燃料发动机滞燃期的研究

在一台TY1100直喷柴油机进气管上安装一套电控甲醇低压喷射装置，进行了柴油引燃甲醇双燃料发动机着火滞燃期的试验研究．结果表明：随着甲醇质量分数的增加，双燃料发动机压缩过程多变指数呈线性减小，着火滞燃期延长；与原柴油机相比，发动机燃用双燃料后，在转速为1600r／min、全负荷、甲醇质量分数为62％时，着火滞燃期最大延长约1．50；提高进气温度，着火滞燃期缩短，进气温度从20℃增加到40℃再到60℃时，对着火滞燃期的影响逐渐增强；发动机的转速升高，在所有试验工况下，以时间计的着火滞燃期缩短；引燃柴油供油定时提前，着火滞燃期延长．     

提高喷射压力改善柴油机性能

柱塞直径、凸轮升程、供油系统内的高压容积及启喷压力等供油系统参数对喷油系统的喷射压力有明显影响。提高喷射压力能有效降低ＣＯ、ＨＣ排放，烟度和油耗也有所下降，但ＮＯｘ的排放量在大负荷时明显上升，噪声明显加大。利用国产直列泵建立了适合１３０系列柴油机的高压喷射系统。     

柴油/甲醇/水三元乳化燃料及其燃烧特性分析

本文介绍了甲醇燃料在柴油机上的使用方案和特点．并在直喷式柴油机上对柴油／甲醇／水三元乳化燃料的燃烧特性进片了试验研究和理论分析．     

甲醇-柴油汽车的控制与性能研究

研究了进气预混甲醇柴油汽车的经济性性能和加速性能，并开发了控制甲醇喷射的电控装置。试验结果表明，利用进气管喷射甲醇与空气形成均匀的预混合气，在气缸内由柴油引燃的方法，能使甲醇对柴油的替代率达到35．1％，经济性有所改善，而汽车的加速性能有较显著地提高。这种方法在一定程度上能缓解柴油汽车对石油资源的消耗。     

甲醇柴油双燃料发动机甲醇掺烧比例的正交试验研究

在一台TY1100单缸柴油机的进气管上安装了一套电控甲醇喷射装置,采用柴油引燃甲醇双燃料工作模式,开展了甲醇柴油双燃料发动机进气预混甲醇掺烧比例的正交试验,对能耗及排放约束条件下的甲醇掺烧比例进行了研究.结果表明:在正交试验范围内各种工况下,发动机按最低能耗率要求得到的最佳甲醇掺烧比例为55%~60%;以降低烟度为需求目标,并以一定的能耗率作为约束时,大部分工况下得到的最佳甲醇掺烧比例为50%以上,受发动机压力升高率的限制,掺烧比例不宜超过70%.     

引燃油量对甲醇柴油双燃料发动机燃烧特性的影响

在一台TY1100单缸柴油机的进气管上安装了一套电控甲醇喷射装置，采用柴油引燃甲醇方式，开展了引燃油量对甲醇柴油双燃料发动机燃烧特性影响的研究．结果表明：在相同的平均有效压力和转速下，随着引燃油量的减少，双燃料燃烧的滞燃期延长，主燃期缩短，缸内气体最高爆发压力和最大压力升高率在高负荷时增加，放热率曲线第1峰值增大，第2峰值减小，表明预混燃烧量增加而扩散燃烧量减少；高负荷时放热率曲线型心向上止点靠近，燃烧等容度提高，燃油经济性改善；提高转速和增大供油提前角，最大放热率和最大压力均增加．     

火焰预热塞汽化腔内柴油流动汽化特性研究

基于预热塞汽化腔内的燃油流动汽化特性及火焰稳定性对重型柴油机的冷起动特性的影响,设计加工了石英预热塞对柴油流动汽化过程进行可视化研究,同时采用流体体积（VOF）模型和流固耦合模型对不同流量的柴油在汽化腔内的流动和汽化过程进行数值模拟.结果表明：柴油泵入火焰预热塞后呈扇形扩散并在边缘开始发生汽化,进而出现大量气泡;柴油流量增大加速油液扩散,更早地接触到加热棒的发热区域并发生汽化,但也会带走更多热量并缩短与高温壁面作用的时间,导致汽化能力减弱,使稳态下汽化腔内和出口位置的柴油蒸汽体积分数减小;较大流量的柴油也会使加热棒温度上升放缓甚至出现下降的趋势,不利于后续泵入柴油的汽化.因此需要合理控制火焰预热塞内的柴油流量以保证汽化特性,进而保证良好的火焰特性及进气预热效果.     

影响双燃料发动机总碳氢排放因素的实验研究

对双燃料发动机中气体燃料供给系统的进气方式、过量空气系数、引燃油量、运行负荷影响发动机ＴＨＣ排放的规律作了深入的探讨,发现支管混合器进气方式与总管进气方式在影响发动机碳氢排放方面存在箐大的差别,实验证明,气体燃料支管混合器方案应用于气门重叠角较大的双燃料发动机中,能抑制气体燃料参与扫气,促进气体燃料与空气的均匀混合,从而有效地降低了发动机尾气中的碳氢排放量。     

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。     

EGR涡轮增压柴油机的进气未燃空气质量分数估计

为解决车用EGR涡轮增压柴油机进气未燃空气质量分数无法直接测量的问题,提出了一种估计未燃空气质量分数的方法.在构建高压回路EGR涡轮增压柴油机动态模型的基础上,设计了EGR流量的高增益观测器,为进气歧管未燃空气质量分数的准确估计奠定基础;基于进排气歧管未燃空气质量分数的动态方程,设计了柴油机未燃空气质量分数的全维状态观测器,并基于李雅普诺夫稳定性理论,对设计的观测器进行了稳定性分析.分析结果表明,设计的观测器是一渐近稳定系统,可以用于对未燃空气质量分数进行估计.利用GT-Power仿真数据以及试验数据对设计的EGR流量观测器和未燃空气质量分数观测器进行验证.结果表明,设计的观测器能够对参数进行准确估计,估计误差在3%以内,满足柴油机控制系统的需求.      

采用氧化催化方法降低DMCC发动机HC和CO排放

研究比较了原机纯柴油燃烧、柴油/甲醇组合燃烧(DMCC)以及组合燃烧分别加装两种不同的氧化催化转化器等4种燃烧模式下HC和CO的排放规律.DMCC燃烧模式下,随着甲醇替代率的增加,HC和CO排放增加幅度较大.加装氧化催化转化器后,组合燃烧模式下高负荷时HC和CO排放明显减少,甚至低于原机纯柴油燃烧模式,但低负荷时排放降低得不明显.由于两种氧化催化器具有不同的起燃特性,故具有较低起燃温度的氧化催化器可更明显地降低DMCC发动机HC和CO的排放.