基于神经网络的柴油机NOχ排放预测模型研究

传统的基于MAP图查表方式得到柴油机NOx排放的方法需要做大量标定实验,本文采用BP神经网络构建柴油机NOx排放预测模型.论文选取进气压力、进气温度、排气温度和发动机转速这4个量作为预测模型的输入量.考虑到柴油机NOx生成与其工作参数之间有时间迟滞,模型的输入量包含当前值和历史值.对输入数据做了归一化处理,在模型后处理模块对输出数据做反归一化处理.所提出的模型具有较高的预测精度.     

基于GRNN的船舶柴油机NO_x排放预测

基于4190ZLC-2船用四冲程增压柴油机实验测得的数据,运用广义回归神经网络(GRNN)相关理论,以转速、功率、喷油提前角作为样本的输入量,以排放气体氮氧化物(NO_x)的体积分数作为样本的输出量,对输入数据进行归一化处理,对输出数据进行反归一化处理,建立船舶柴油机广义回归神经网络排放预测模型,在推进特性与负荷特性工况下利用该模型进行柴油机NO_x的排放预测。仿真结果表明,所提出的模型具有较高的预测精度,可为柴油机减少NO_x排放提供依据。     

4190型船用中速柴油机配气相位优化仿真

以4190型船用中速柴油机为研究对象,利用MATLAB/Simulink软件建立柴油机工作过程仿真模型,通过仿真结果与实验数据的对比,验证模型的正确性。将该模型的配气相位偏移量进行由负到正的变化,得出其对柴油机功率、扭矩、燃油消耗率、缸内最高温度、最高爆发压力、NOx排放、排气温度、充气效率的影响规律。仿真结果确定了4190型柴油机最佳配气相位值:进气提前角66℃A;进气滞后角54℃A;排气提前角58℃A;排气滞后角56℃A。为4190型柴油机的性能优化改造提供了理论依据。     

降低船舶柴油机NOx的排放

为进一步降低柴油机NOx排放,对柴油机的扫气系统提出了一种设计方案．该扫气系统可以实现随柴油机的负荷变化,适时适度改变柴油机进气湿度．增加扫气空气的相对湿度,可以显著降低船舶柴油机NOx排放．对现有船舶柴油机的改造和新柴油机的设计具有参考价值．     

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。     

扫气箱喷水加湿改善船用四冲程柴油机排放性能的实验研究

采用扫气箱喷水加湿进气是控制柴油机NOx排放的较为简便的方法，对柴油机本身不用任何改动即可实施。实施证明该方法能够使柴油机NOx排放降低13％以上。而且，对柴油机其他排放特性不会产生不良影响，该方法可以作为对控制现有柴油机NOx排放的一种选择方案。     

EGR对柴油机燃烧影响模拟

 废气再循环（EGR）作为控制缸内NOx生成的一项技术已广泛应用在现代直喷柴油发动机上。但EGR对氮氧化合物（NOx）、碳烟（Soot）排放的影响原因尚未被完全理解。为了全面分析EGR的特性,建立了基于GT-POWER的柴油机仿真模型。根据柴油机的基本结构,该模型为带有EGR系统的增压直喷柴油机一维流体动力学循环仿真模型。在分别固定进气压力和空燃比两种情况下,对EGR影响柴油机燃烧的特性进行了研究。结果表明,在恒定进气压力和EGR温度的情况下,随着EGR率的升高,缸内压力升高率减小,最高缸内爆发压力降低,燃烧放热始点推迟,燃烧峰值放热率升高。EGR导致Soot升高燃油经济性降低。在恒定进气空燃比和EGR温度的情况下,随着EGR率的升高,缸内压力的升高使燃烧放热始点提前,废气的惰性气体特性延缓燃烧成为次要因素。EGR的加入使燃烧恶化放热率降低。缸内的燃烧温度降低,减少了NOx的生成。小EGR率可以改善Soot的排放情况。所以在不同的边界条件下引入EGR的作用不同,在EGR控制策略中,利用控制进气空燃比的EGR控制方法并没有完全利用EGR特性,应该形成分别控制空气质量流量和EGR率的气路控制策略。在恒定EGR率的情况下,EGR温度的升高缩短了燃烧滞燃期,燃烧始点提前放热率峰值降低。最终缸内气体温度升高,NOx排放升高,Soot有轻微的改善,表明为了更好控制EGR系统,应对EGR温度进行控制。     

有机废物气化-焚烧处理尾气排放灰色预测模型研究

由于气化焚烧过程NOx 和SO2 产生机理的复杂性,利用动力学方程对其进行预测存在较大的困难,运用灰色理论及方法建立了固体废弃物气化-焚烧两段处理中NOx 、SO2 排放的灰色预测模型.以灰色理论GM(1,1)和GM(2,1)模型为基础,通过不同工况条件下固体废弃物的实验数据用灰色理论建立了相应的模型方程,对所建模型进行了误差检验.计算表明,所建模型的预测结果与实验值比较接近,能够很好地预测固体废弃物气化-焚烧两段处理中NOx 和SO2 排放特性.     

燃油预热改善直喷柴油机性能与排放研究

为了在传统柴油机上实现同时降低NOx和碳烟排放的准均质预混合燃烧,采用在高压油泵后加热流经高压油管柴油的方法,在一台单缸柴油机上就高温柴油对发动机燃烧和排放的影响开展了台架试验研究．通过在进气中添加低比例的二氧化碳气体,对采用燃油加热实现柴油准均质混合气压燃燃烧过程进行了探索性研究;同时应用KIVA3V对高温燃油喷射对混合气形成的影响进行了模拟研究．结果表明：高温燃油能够促进喷雾雾化和预混合气的形成,且对应一个最佳的温度范围,通过适当增大供油提前角到上止点前32°,采用大流量的多孔喷嘴缩短喷射持续期,以及进气中添加少量二氧化碳等措施,可以实现直喷式柴油机准均质预混合燃烧,达到同时降低NOx和碳烟的目的．     

直喷式柴油机NOx排放特性的模拟计算研究

在油滴蒸发准维燃烧模型的基础上，考虑燃油喷雾、蒸发、空气卷吸及传热的影响，结合生成NOx的化学动力学机理，建立直喷式柴油机的燃烧及NOx计算模型。实测直喷式柴油机多种转速负荷特性的NOx排放，得出柴油机运行范围内的NOx排放特性，并与模拟计算结果进行对比分析，两者变化较吻合。柴油机在低速大负荷时由于最高燃烧压力较大，温度较高，燃气在高温下停留时间较长，NOx排放浓度较大。供油提前角增加时，着火始点提前，最高燃烧压力及温度增加，NOx排放浓度也增加。     

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.     

中速大功率柴油机工作过程的模拟

利用AVL BOOST软件,以某12缸中速柴油机为研究对象,建立了柴油机实际工作循环的计算模型.对柴油机的实际工作过程进行了模拟计算.分析了压缩比和米勒正时对柴油机性能参数的影响.结果表明,计算模型是正确的,结果是可靠的.压缩比的增大有利于改善柴油机的燃烧性能和提高柴油机的经济性能.采用米勒循环可以有效降低柴油机NOx...     

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。     

应用SCR后处理实现车用柴油机国IV排放

 选择性催化还原（SCR）技术是实现柴油机超低NOx排放最有效的后处理方法之一。本研究采用一台电喷单体泵柴油机,通过燃烧优化使PM排放满足国IV排放要求。为降低原机较高的NOx排放,采用开环控制策略开发一套电控单元控制尿素溶液喷射,通过将32.5%的尿素溶液定量喷射到排气管,提供还原剂,与柴油机排气中的NOx发生选择性还原反应,生成N2和H2O,实现降低NOx排放的目的。由于选择催化还原方法的NOx转化效率高,通常采用开环控制即能实现国IV排放。本研究通过标定实验获得发动机的原机NOx排放、排气温度、排气流量、单位尿素溶液流量的NOx降低量等脉谱,并将其写入电控单元。通过这些脉谱和当前的发动机转速、负荷信号及催化器进出口的温度信号,电控单元可计算出当前工况需要的尿素喷射量。采用该方法,在稳态和瞬态循环工况,研究了SCR后处理的NOx转化效率、氨泄漏及尿素溶液消耗量特性。结果表明,稳态循环ESC、瞬态循环ETC中,NOx平均转化效率分别达到65.2%、65.3%,氨排放小于5ppm;可溶性有机成分（SOF）,实验表明,PM减少主要是由于SOF在氧化单元中发生氧化反应;对ETC循环中尿素消耗量的分析表明,采用本研究开发的尿素溶液计量单元及配套本实验使用的发动机的柴油车,运行100km大约消耗32.5%尿素溶液2L。     

预混引燃燃烧模式下甲醇比例 对防爆柴油机排放的影响

针对防爆柴油机尾气中NO_x和PM排量高,单使用尾气净化装置效果有限的现状,通过在CY25型柴油机上加装防爆装置,研究了甲醇预混合气聚甲氧基二甲醚(PODE)引燃燃烧模式下甲醇占能比对防爆柴油机排放的影响。试验结果表明:随甲醇占能比增加,PM和NO_x排放下降,较F-T柴油引燃PM排放最大降幅达70%;而THC、CO、HCHO排放会随甲醇占能比提高而上升。甲醇预混合气PODE引燃燃烧模式可以使防爆柴油机同时有效降低NO_x和PM排放。     

生物柴油发动机进气道模拟与优化

针对DK4柴油机改为燃用生物柴油后出现混合气均匀度较差等问题,本文通过稳流试验和数值模拟的方式,结合均匀试验设计法,在稳态工况下,在进气道前端加装不同结构参数的导流叶片,研究了其对发动机流量系数和涡流比的影响,选择了最佳模型,并对比了瞬态工况下原进气道与优化后的进气道涡流比、累计进气质量和排放特性。结果表明:稳态工况下,优化后的进气道较原进气道平均涡流比增加了24.79%,缸内流量系数提升了1.17%;瞬态工况下,优化后的进气道涡流比整体提高9.46%,累计进气质量增加了7.02%;缸内温度和压力均提高,NOx排放平均升高4.4%,soot排放降低9.9%。可见优化后的进气道有效改善混合气形成,降低生物柴油发动机颗粒排放。     

基于比功率与发动机功率的重型柴油车实际道路排特性研究

重型柴油车在实际道路上的污染物排放备受关注。利用便携式排放测试系统(PEMS)收集了重型柴油货车OBD数据和排放数据,引入重型车比功率(VSP)和发动机功率分别研究了其对柴油车排放的影响及二者间的关系。结果表明,96%以上行驶处于VSP区间[-10 10]kW.t-1,CO、NOx排放随VSP增大先升高后降低;CO2排放随VSP增大而增大。CO、NOx排放随发动机功率增大先升高后降低;CO2排放随发动机功率增大而增大。VSP大于0kW.t-1且发动机功率小于55kW时CO排放因子较高;VSP大于0kW.t-1且发动机功率小于55kW时NOx排放因子较高;随着VSP与发动机功率逐渐增大时CO2的排放因子逐渐增大。该研究成果为重型柴油汽车的排放控制提供了一定的技术参考。     

二元煤基燃料柴油机的NOx和PM排放研究

通过发动机台架试验研究了F-T柴油引燃甲醇在柴油机上的NOx和PM排放以及二者之间的平衡问题。结果表明：柴油机燃用二元煤基燃料较F-T柴油NOx和PM排放最高降低45.8%和41.2%;0.30MPa和0.60MPa,1600r/min时,NOx排放较低;PM排放在2000r/min下最低,在1200r/min下最高;0.45MPa,1200r/min和2000r/min时,供油时刻为20°CA BTDC附近可以得到较低的PM排放和较低NOx排放,而在1600r/min下二者出现tread-off关系。F-T柴油引燃甲醇在柴油机上可以同时有效降低NOx和PM排放。