直喷式柴油机高压共轨技术及其对排放的影响

本文对传统喷油系统和高压共轨喷油系统的喷油特性进行了对比,研究了高压共轨喷油系统的喷油特性对柴油机排放特性的影响。研究表明,高压共轨喷油系统独立的高压喷射,精确的喷油正时及柔性可控的喷油规律对柴油机排放性能有较大的改善作用并具有较大的挖掘潜力。     

喷油定时对柴油机经济性和排放的影响

燃油喷射系统是柴油机的重要组成部分,燃油系统喷油定时对柴油机的性能、烟度、排放和噪声起着至关重要的影响。根据不同的喷油定时对柴油机的油耗和排放的影响,分析如何选择喷油定时使柴油机获得良好的性能。     

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.     

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.     

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。     

喷油提前角对船用柴油机NO_x排放特性的影响

为更方便地研究船用柴油机喷油提前角对NOx排放特性的影响,利用软件模拟方式代替实验,建立柴油机数学模型,模拟计算了6210ZLD-5型柴油机喷油提前角的改变对柴油机NOx排放、功率和燃油消耗率的影响.结果表明,减小喷油提前角可以降低NOx排放,但同时也造成柴油机功率的降低和燃油消耗率的增加.该研究对柴油机喷油参数的优化具有一定的参考价值.     

可调靴形喷油规律的燃烧排放性能仿真研究

以改善大功率柴油机的燃烧与排放性能为目标,提出一种柔性可调的靴形喷油规律。利用Amesim软件建立包括共轨腔、增压泵和喷油器的超高压共轨系统仿真模型,研究可调靴形喷油规律曲线的实现方法。分析靴形喷油规律对柴油机燃烧排放性能的影响。研究结果表明:通过改变超高压共轨系统中增压泵的电磁阀开闭时刻可以实现靴形喷油规律的柔性可调;靴形喷油规律在燃烧排放性能比传统矩形喷油规律表现出更大的潜力和优越性;适当增大靴形喷油规律的喷油提前角有助于改善燃烧;靴形喷油规律匹配较大的预喷油量和预喷提前角可以提高燃油与缸内空气的混合程度,具有较好的排放效果。     

喷油策略对高压共轨柴油机性能的影响

为实现通过优化喷油控制参数提高共轨柴油机性能的目的,在云内动力电控高压共轨柴油机上研究了不同的喷油策略对柴油机的性能影响。柴油机运行在转速为2 000r/min,负荷为-50%的典型工况下,使用Fischer-Tropsch(F-T)煤制油作为柴油机燃料。结果表明:喷油压力由62.8MPa增大至143.8MPa时,燃烧提前7°、滞燃期缩短30.2%,缸压和放热增多,碳烟颗粒物(SOOT)排放降低94.5%,NO_x排放升高16.2%,CO与碳氢化合物(HC)排放分别下降6.7mg/m~3和7.8mg/m~3;推迟喷油导致燃烧推后、滞燃期延长,缸内压力下降,NO_x排放量减少,SOOT,CO和HC排放增多。喷油压力和主喷正时是影响柴油机性能的关键因素,在优化喷油规律时应作为主要因素进行考虑。该工况下,喷油参数的最佳组合为喷油压力103.2 MPa,预喷正时上止点前(BTDC)曲轴转角为15.5°,主喷正时上止点前(BTDC)曲轴转角为8.1°.     

降低493柴油机排气污染物的研究

为满足国家新颁布排放法规的要求,对493柴油机的燃烧系统进行了改进设计,燃烧室由原来的四角ω型改为缩口凸台型,同时减小喷油提前角、提高喷油压力、增加喷孔数目、减小喷孔直径。大量的性能试验、排放试验和燃烧分析的结果表明,改进后的燃烧系统良好地兼顾了柴油机的动力性、经济性和排放特性。     

喷油压力对电控船用中速柴油机性能的影响

为了研究船用4190型柴油机电控化改造后,喷油压力对柴油机性能的影响,利用AMESim软件,建立电控燃油喷射系统仿真模型,通过正交试验设计方法安排燃油系统参数仿真计算,以实现燃油喷射特性的优化;同时基于AMESim与AVL_FIRE软件耦合,将优化结果导入柴油机缸内燃烧模型,进行仿真计算,以完成不同喷油压力对柴油机性能影响的综合分析。结果表明,当参数组合为:喷孔直径0. 22 mm、凸轮型线速度0. 46 mm/(°)、柱塞直径14 mm、高压油管长度1000 mm时,喷油压力为125 MPa;当参数组合为:喷孔直径0. 26 mm、凸轮型线速度0. 43 mm/(°)、柱塞直径14 mm、高压油管长度800 mm时,喷油压力为105 MPa。喷油压力提高,改善了柴油机燃烧质量,使得油耗率较原机降低约14. 3%与7. 2%,但NO_x排放质量分数分别升高约50%和11%,因此,需要兼顾柴油机的经济性与动力性进一步优化排放。     

喷射参数耦合EGR对用共轨柴油机性能影响的试验研究

在一台非道路用高压共轨柴油机上实验研究了喷射参数以及耦合EGR后对发动机经济性和排放性能的折衷影响。研究结果表明,提高喷射压力和提前喷射定时有助于改善燃油经济性和碳烟排放;但会导致NOx排放升高。轨压达到140MPa之后,消光烟度的改善不明显;轨压从130 MPa起,每增大10 MPa,同时使喷射定时从6°CA BTDC起,每减小2°CA,采用联合调整喷射压力和喷射定时的策略能同时减小NOx排放和消光烟度,解决了单一变量引起的NOx和碳烟此消彼长的问题;但会导致燃油消耗率升高。采用喷射参数耦合EGR策略改善了消光烟度和NOx的排放,同时也降低了燃油消耗率。     

高压共轨电控系统嵌入式实时软件系统

结合高压共轨柴油机电控系统硬件资源(MC68376),开发了基于高压共轨电控系统应用的嵌入式实时操作系统———OS,通过对OS的应用,建立了一套新的控制系统分层结构;针对OS进行性能测试,并对整个控制系统进行了发动机试验研究.结果表明,OS是一个高效的实时内核,能够满足整个控制系统的实时性要求,通过OS的应用,保证了发动机主要控制参数的刷新周期与发动机转速同步,使系统具有较好的实时性和可确定性.     

基于流量特性的共轨系统前馈式压力控制策略研究

研究高压共轨柴油机关键部件对共轨压力的影响和极端工况下共轨压力的控制.分析高压共轨系统的油泵流量特性、燃油泄漏量和电磁阀特性等对共轨压力的影响,采用前馈式控制策略通过调节出油阀流量实现轨压的控制.实验结果表明,该方法对于不同类型的电磁阀具有很好的适应性,针对喷油量变化很大的工况能提前做出反应,实现快速、稳定和准确地控制压力.     

喷油正时对船用柴油机NOx排放率影响的试验研究

根据ＩＭＯ推荐的试验程序,分别在发电机工况推进工况下,在一台４１３５Ｇ柴油机上进行喷油正时变化时柴油机ＮＯＸ排放的试验,结果表明,适当将喷油正时延后调整可以降低柴油机ＮＯＸ排放率以满足国际公约的排放标准要求,而柴油机经济性不受到影响。     

基于LabVIEW的柴油机燃油性能检测系统

利用了柴油机燃油系统中油管变化和油压的关系,进行测取油压曲线,从而完成柴油机动力性能状态检测,并构建了以虚拟仪器为核心的柴油机燃油性能状态采集系统,建立了表征燃油系统性能状态的特征参量、正常故障判定准则和精确定位故障类型的神经网络。采用LabVIEW开发了检测与故障判定软件系统。     

天然气/柴油双燃料发动机研发现状及发展

天然气／柴油双燃料发动机由于其良好的排放性、动力性、经济性，而成为目前研究的热点。本文综述了天然气／柴油双燃料发动机在国内外的研究与开发现状，重点介绍了天然气／柴油双燃料发动机天然气供给形式及特点，分析了天然气／柴油双燃料发动机目前研究所存在的关键技术问题和发展前景。当前一种顺序喷射、稀燃、全电控天然气／柴油双燃料发动机已经被开发出来，电控喷气技术、微喷技术、稀薄燃烧技术乃是天然气／柴油双燃料发动机关键技术问题。     

掺混PODE对增压中冷柴油机燃烧和排放性能的影响

在一台电控共轨增压中冷柴油发动机台架上,燃用纯柴油以及柴油中分别掺混10%、20%、30%(体积比)聚甲氧基二甲醚(PODE)的混合燃料,研究了PODE对柴油发动机燃烧排放特性以及燃油经济性的影响.结果表明PODE的掺混显著影响发动机的燃烧特性:除低速大负荷工况外,PODE的掺入明显降低了预喷放热率,改善了主喷燃料的雾化性能,加大了主喷前缸内的活化成分比例,提升了主喷期间压力升高率和燃烧放热率,提高了缸内燃烧温度,缩短了燃烧持续期.在研究范围内,PODE掺混比越大,缸内燃烧最高温度越高,主喷燃料燃烧速度越快,燃烧持续期越短.排放研究结果表明,随着PODE的掺入,发动机的NO_x排放明显上升,HC排放略有下降,CO排放变化不大.PODE的掺入能明显改善发动机的燃油经济性.     

二甲醚发动机低压共轨系统轨压特性研究

以二甲醚发动机燃油系统为研究对象,建立发动机低压共轨系统的仿真模型,分析影响共轨管压力建立时间和压力波动的主要因素,并探讨了共轨管内的燃油压力特性。结果表明,共轨管的容积、内径、长度、长径比、油泵供油压力对共轨压力特性的影响较大,合理地选择共轨管尺寸和供油压力,既能维持共轨压力的稳定,也能保持较短的压力响应时间。     

双层交错布置多孔喷嘴设计与仿真研究

针对高喷射压力下传统喷油嘴喷雾的碰壁比较严重以及传统多孔喷嘴喷雾之间易相互干扰等问题,设计了一种具有上下2层交错布置的多孔喷油嘴,阐明了双层交错布置多孔喷嘴的结构和理论依据,建立了喷雾及燃烧排放模型,研究了双层交错布置多孔喷嘴的喷雾特性及其结构参数对共轨柴油机燃烧与排放性能的影响.喷雾特性仿真表明,与传统喷油器相比,双层交错布置喷油嘴具有较短的喷雾贯穿距和更好的燃油空间分布特性.双层交错布置喷嘴的结构参数对高压共轨柴油机的燃烧过程和排放性能的影响研究表明,上层喷孔的喷射夹角采用大喷射夹角或下层喷孔采用小孔径,都可以使柴油机的燃烧及排放性能得到进一步改善.     

高压共轨柴油机燃烧室匹配设计

在柴油机引入高压共轨喷油系统后,进行了柴油机燃烧室参数设计匹配研究.提出了高压共轨喷油系统对燃烧室的结构要求.分析了高压喷射用燃烧室的结构设计因素,给出贯穿距离、压缩比、口径比以及径深比合理取值范围,提出了燃烧室匹配设计流程,设计493柴油机的不同结构缩口燃烧室.进行了不同方案燃烧室的匹配实验,实验数据表明,6喷孔及缩口大口径浅坑燃烧室是该柴油机燃烧系统较合理的方案.