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。     

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。     

一种用于超高增压柴油机补燃室的新型喷油器

本文针对4160超高增压原理试验机补燃室所存在的燃烧效率低,火焰长等问题,对喷油器的结构、工作原理和性能及在超高增压柴油机中的应用状况进行了分析研究,在此基础上研制了一种新型喷油器——复合雾化喷油器。补燃室实验台上的部件实验和整机匹配实验表明该喷油器能较好地满足超高增压柴油机的要求。     

直喷式柴油机进气涡流参数的确定

介绍了直喷式柴油机进气涡流参数的确定计算方法，并与实测结果进行了对比分析，讨论了理论涡流比与发动机性能，运转因素之间的关系。     

超高增压发动机补燃系统的研究

本文通过对4160超高增压原理机补燃系统的组成、工作原理、循环过程及其补燃规律等方面作了较详细研究与分析,并总结了超高增压发动机补燃系统的基本特点及其要求。     

改善大功率涡轮增压柴油机性能的研究

根据降低大功率涡轮增压柴油机燃油消耗率的需要，讨论了改善柴油机性能的主要措施，通过对缸盖气道的改进设计，使进、排气道的通流能力显著提高，涡流强度也有较大增加，柴油机燃烧过程得到改善。同时，采用新型的涡轮增压器ＮＲ１５／Ｒ代替ＶＴＲ１６１，增加了排气能量的回收，从而使６ＤＳ－１８Ａ柴油机的燃油消耗率在标定工况下降低１２ｇ／（ｋＷ．ｈ）。     

旁通补燃增压(Hyperbar)柴油机作为舰用主机的可行性探讨

本文扼要地介绍了国外Hyperbar柴油机的发展情况,国内的研究情况,以及作者单位在这方面的理论和实验研究工作。文中对我们提出的Hyperbar+Power Turbine复合式发动机理论也做了简要介绍。并以200机为实例,通过理论计算,分析了Hyperbar柴油机作为舰艇主机的优越性。     

预测涡轮增压柴油机增压匹配的一种方法

根据四冲程涡轮增压柴油机的通流特点,假定气流为一元准稳定流动气流,提出了一种用于分析扫气压比Ｐｓ／ＰＴ与增压柴油机增压系统及运行参数关系的简化的数学模型。利用该模型可预测和改善涡轮增压柴油机的匹配性能。     

涡轮增压柴油机动态仿真的研究

建立了涡轮增压柴油机准性动态实时仿真模型,该模型按时间尺度原则,只考虑柴没机状态量的同时简平均效应,忽略循环波动,突出实时性,详细描述了柴油机,增压器的热力学及动力学子模型;以ＹＣ１０５ＱＣ为仿真对象,在ＭＡＴＬＡＢ／ＳＩＭＵＬＩＮＫ环境下进行了动态仿真,并给出了典型瞬态过程的仿真结果。     

某船用柴油机匹配STC及EGR系统试验研究①

针对传统船用增压柴油机低负荷时动力性较差及NO_x排放较高问题,对某船用增压柴油机进行相继增压(STC)结合EGR系统改造,通过试验,研究推进特性负荷下,STC结合不同EGR率对柴油机动力性、经济性以及排放性能的影响。试验表明:在低负荷且0≤η_(EGR)≤0.06时,相比原机,P_k上升,P_z上升、g_i下降、Soot值下降,同时,NO_x值在STC的基础上显著降低;在高负荷且0≤η_(EGR)≤0.06时,可保证P_k、P_z、g_i及Soot值与原机变化不大的基础上显著降低NOx值,弥补STC系统在高负荷时降NO_x排放能力上的不足,如100%负荷、η_(EGR)=0.06时,相比原机,P_k降低4.32%,P_z降低1.45%,g_i上升2.56%,Soot值增加0.037 m~(-1),NO_x值降低18.8%。     

EGR对柴油机工作过程参数及性能影响的试验研究

介绍了废气再循环在四冲程柴油机上试验研究的结果。提出了测量、评价废气再循环量的指标和方法;分析了废气再循环对柴油机工作过程参数及性能、排放的影响,为今后的实际应用提供了依据。     

进气管结构对增压柴油机进气不均匀度影响的研究

在某V型多缸柴油机性能试验和多个气缸压力测量的基础上,对该柴油机的一维性能仿真计算模型进行了标定和校核,并应用验证后的模型计算和分析了该柴油机采用Π型进气管和环型进气管时各缸进气流量的不均匀度. 分析表明:不同的进气管结构造成各缸进气门前压力波动的规律差异很大,进而引起进气门前后压差的变化规律差异较大,最终造成各缸进气不均匀度的差异很大,采用环型进气管可以降低发动机的进气不均匀度.      

废气再循环时增压柴油机性能和排放的模拟计算

采用模拟计算技术研究废气再循环对柴油机性能和排放的影响，并通过实验加以验证。模拟计算和实验结果均表明废气再循环可以显著降低NOx排放，同时对柴油机性能也产生影响。柴油机的NOx排放随着EGR率的增加而显著降低，但柴油机的运转参数对废气再循环的作用也有一定影响，不同负荷时NOx排放的变化情况不同，柴油机性能的变化也不同。在高负荷时，NOx排放下降较明显，同时柴油机性能恶化也较严重。同时经实验验证，使用GT－POWER软件建立的计算模型有足够的计算精度，能够准确预测柴油机性能和排放。     

船用增压四冲程柴油机中冷器传热恶化对性能影响分析

描述了大发6PSHdM-26H柴油机中冷器的功用及运行影响因素,并根据其工作机理和结构特点,建立相应的物理模型和数学模型,确立数值计算方法,给出中冷器传热恶化对柴油机运行性能影响的计算结果及分析.指出中冷器传热恶化对柴油机有效耗油率的影响是双重的,污阻气流阻力增大和冷却能力变小,均使柴油机有效耗油率升高.     

CFD耦合化学动力学模拟EGR对柴油机燃烧的影响

研究了柴油机低速部分负荷工况引入不同EGR对缸内燃烧排放特性的影响.将CHEMKIN-Ⅱ化学反应求解器集成到KIVA 3V Release 2程序中,用正庚烷化学反应机理替代柴油燃烧,建立柴油机缸内燃烧数值模拟模型;结合试验数据,模拟分析喷油时刻保持不变,EGR率(废气再循环)从0%增加到60%的燃烧过程、NOx和碳烟排放.结果表明:引入大比例EGR后点火延迟明显增长,燃烧相位推迟,燃烧温度降低;较低燃烧温度避开了NOx的高浓度生成区,EGR率60%时NOx排放比无EGR时降低93.5%;但高EGR率未使燃烧路径避开碳烟生成区,加之较低的氧浓度不利于碳烟的氧化,碳烟排放增高.     

柴油机燃烧模式切换过程燃烧特性变化试验

为研究柴油机在传统燃烧与低温燃烧的燃烧模式切换过程中,如何识别缸内当前所处的燃烧模式,以及不同喷油参数在不同的燃烧模式对燃烧特性参数的影响,在一台高压共轨柴油机1 500 r·min-1、30%负荷下采用燃油单次喷射、调节EGR率方式实现燃烧模式切换并进行了试验研究.结果表明,EGR率从0增加到55%,缸内燃烧起点位置稍有后移,但变化不大,当EGR率超过45%后,缸内开始进入低温燃烧模式,瞬时放热率曲线初始上升过程,由于冷焰反应持续期增加导致出现的二阶段滞燃,可以作为识别当前的燃烧模式的特征,控制缸内燃烧模式;喷油相位从-14°CA ATDC推迟到-7°CA ATDC,对传统燃烧模式滞燃期和燃烧持续期的影响较小,但对低温燃烧的燃烧持续期影响较大,同时,当喷油相位推迟到-7°CA ATDC时,缸内接近失火;喷油压力从75 MPa提高到140 MPa,在传统和低温燃烧模式均可以改善发动机的油气混合程度,缸内最大爆发压力及瞬时放热率峰值增加,指示热效率有所增加,但幅度变化不大.      

涡轮增压柴油机利用进排气管压力波动的废气再循环系统计算

提出了采用单向阀利用进排气压力波动的废气再循环（EGR）系统,应用一维非定常流动模型对该系统进行了模拟,并以此计算比较了该单向阀EGR系统的不同方案,分析了有无EGR冷却器,EGR冷却器与单向阈的相对位置,EGR管布置形式等对系统EGR率,泵气损失等的影响。     

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。