双卷流燃烧系统的双燃料发动机燃烧排放特性

为解决因生物柴油粘度过大,以及低温燃烧导致的燃油雾化、燃烧性能和排放恶化等问题,利用AMESim软件和AVL_FIRE软件对发动机燃烧室进行双卷流（DS）改造,对喷油提前角、喷孔直径进行优化匹配。结果表明:双卷流（DS）燃烧室燃油分布更加均匀,在运行范围内燃烧速率和功率比浅盆型燃烧室具有更大的优势;同时在加快燃油扩散速率和提高空气利用率方面具有显著的作用;在提高发动机动力性和经济性方面具有明显的优势。采用DS燃烧室、喷油提前角20.6°、喷孔直径0.28 mm组合结构形式的柴油机,其NO排放比原机降低81.83%,指示功率比原机降低7.73%。研究结果可为船用柴油机双燃料低温燃烧性能优化提供一定的指导依据。     

4190型柴油机掺烧丁醇低温燃烧特性

为了研究丁醇掺混比和EGR率(exhaust gas recirculation)对柴油机燃烧性能的影响,利用AVL_FIRE仿真软件,基于4190ZLC-2型船用中速柴油机,建立燃烧室高压循环模型,并验证模型的准确性。采用仿真的方法,研究在低温条件下柴油机掺烧丁醇对其燃烧特性和性能的影响。在确保柴油机正常燃烧的基础上得到最终优化结果:丁醇掺混比B20;EGR率12.5%;喷油提前角20°;进气压力0.213 MPa。分析表明:引入废气再循环(EGR)可以较好的实现低温燃烧,但EGR过大,混合气体氧浓度含量降低,容易造成燃烧不充分现象;柴油中掺混丁醇可以明显改善低温燃烧环境,但掺混比过大容易造成滞燃期过长,出现失火现象;适当提高喷油提前角能使滞燃期延长,避免粗暴燃烧,有效提高放热率和柴油机的动力性和经济性;进气压力提高,增加混合气体氧含量和扰动性,有效提高柴油机的动力性。     

双燃料发动机低温燃烧排放性能仿真

为缓解船用发动机NOx排放过高问题,提出柴油掺烧丁醇并结合EGR（exhaust gas recirculation）技术的试验方案。在4190ZLC-2型柴油机台架基础上,利用AVL_FIRE软件建立柴油-丁醇CFD模型。设置丁醇掺混比0%、10%、20%、30% 4组变量,EGR利用率0%、7.5%、10.0%、12.5%、15.0%、17.5% 6组变量,对发动机NO、碳烟（Soot）和CO生成及排放质量分数进行分析。结果表明:掺烧丁醇并结合EGR能够实现发动机的低温燃烧,减少CO和碳烟的生成,且显著降低NO排放。当丁醇掺混比为B20、EGR利用率12.5%组合时,NO排放比原机降低58.97%,Soot生成质量峰值比原机降低37.5%,CO排放比原机降低23.53%。研究结果可为船用柴油机采用柴油/丁醇/EGR低温燃烧提供一定的指导依据。     

基于模糊分析的电控柴油机掺烧丁醇性能优化

为优化丁醇/柴油电控柴油机的综合性能,首先,利用AVL-FIRE建立混合燃料发动机燃烧室模型,采用仿真值与台架试验值对比,对丁醇掺混比和EGR率单因素对发动机综合性能的影响进行仿真研究;然后,采用正交试验设计安排5个重要因素进行多参数优化匹配,将指示功率和NO排放作为评价指标,权重分别设为0.4和0.6.对仿真结果运用模糊数学分析,结果表明:对综合性能影响大小的顺序为:EGR率(a2)、丁醇掺混比(a1)、进气温度(a4)、进气压力(a3)、喷油提前角(a5);最优参数组合为:a1=10％,a2=12.5％,a3=0.223 MPa,a4=335.15 K,a5=20.6℃A,该组合指示功率53.8 kW较原机的55 kW略低,NO排放质量分数2.2× 10-4％较原机的8.5×10-4％降低了74.1％.该优化方法可以在满足动力性的同时,实现有效减少NO排放的目的 .