“高低型双涡流室双缩口燃烧室”柴油机的高原排放特性

为了研究"高低型双涡流室双缩口燃烧室"柴油机的高原排放特性,运用AVL Fire对某高原柴油机改用"高低型双涡流室双缩口燃烧室",并进行在海拔4500 m的模拟燃烧.结果表明:相对于原型ω燃烧室,"高低型双涡流室双缩口燃烧室"能够同时降低NOx与碳烟(SOOT)排放量.为了进一步优化"高低型双涡流室双缩口燃烧室"的高原排放性能,设置了不同的径深比、高低涡流室半径比与不同的喷油夹角,进行计算.结果表明:在计算范围内,随着该型燃烧室的最大径深比的增大,NOx排放量先下降后上升,SOOT排放量先上升后下降;随着高低涡流室半径比的增大,柴油机的NOx排放量先降低后增大,而SOOT排放量一直下降;随着喷油夹角的升高,该燃烧室的NOx排放量先下降后上升再下降,最后再升高,呈W形趋势,而SOOT排放量则先升高,后降低.研究结果为用于高海拔地区的"高低型双涡流室双缩口燃烧室"提供了设计参考.     

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。     

喷油系统对高速大功率增压柴油机经济性的影响

本文研究喷油系统的主要参数及其与燃烧室的匹配对高速大功率增压柴油机经济性的影响。文中提出了改进喷油系统和合理选配燃烧室型线的方法;提出了改进国产190系列柴油机的经济性的措施。研究结果和计算方法可供其他大功率增压柴油机参考。     

高海拔区域不同燃烧室在不同喷油正时下的性能

为了在燃烧室层面对某高原船用柴油机进行“油-气-室”匹配优化,实现性能恢复,通过仿真计算与实验验证的方法对四种不同形状的燃烧室进行喷油正时提前。海拔4550米条件下的计算结果表明：在喷油提前角为12°BTDC(Before Top Dead Center上止点前)时,双层分流式燃烧室能够有效利用余隙容积空间的空气,表现出了最高的缸内燃烧压力与较低的NOx生成量;高低型双涡流室双缩口燃烧室拥有最低的NOx排放量,但SOOT排放量较高;原型ω燃烧室的SOOT排放量较低,但NOx排放量最高;底部大涡流燃烧室的高原性能表现欠佳。随着喷油正时的提前,双层分流式燃烧室始终保持着最高的缸内平均压力;高低型双涡流室双缩口燃烧室的动力性与SOOT排放量均明显得到改善;底部大涡流燃烧室的性能恢复不及其余燃烧室。在青海省对使用ω燃烧室的原型机进行喷油正时为12°BTDC与18°BTDC的实验测试,结论证明喷油正时提前的计算结果准确可靠。此研究能够为高原柴油机的燃烧室选型以及喷油正时优化提供依据。     

高压共轨喷油系统改善柴油机排放性能的分析

在深入讨论柴油机排放特点和对喷油系统要求的基础上,以ECD-U2系统为例分析高压共轨喷油系统的结构特点及其对柴油机性能的改善,尤其是在控制排放方面所起的作用,并介绍了ECD-U2系统的实际应用情况.     

4JB1柴油机高压喷射系统选型及管路匹配

采用FSEM(fuel system evaluation method)的方法进行柴油机高压喷射系统选型,针对4JB1柴油机选择BOSCH公司的第2代共轨系统.利用AMESim建立高压共轨柴油机供油系统模型,包括高压供油泵子模型、压力调节阀子模型、喷油器子模型和连接它们的高压油管子模型.仿真研究共轨管容积、高压油管长度和内径等参数对共轨管中的压力建立和压力波动的影响,并针对4JB1共轨柴油机进行共轨系统管路参数选择和试验验证,结果表明匹配的管路系统满足共轨柴油机轨压快响应和小波动的要求.     

柴油机电控蓄压式喷油系统的开发与应用

开发和应用电控蓄压式喷油系统。采用蓄压式泵－喷嘴系统及高速电磁阀来实现燃油增压过程和燃油喷射过程;采用电液比例溢流阀实现共轨燃油压力的调节过程;确定喷油量、喷油压力和喷油定时的电控实现途径;开发实验监控系统以满足喷油系统与柴油机匹配的需要。实现了喷油量、喷油压力和喷油始点的柔性（电子）控制,而且最高喷油压力已达１１３．５ＭＰａ,初步进行了喷油系统与１１５０Ｇ柴油机的匹配实验。在喷油压力与柔性控制方     

高压共轨式电控柴油机共轨压力的控制方法

为了对柴油机高压共轨式燃油喷射系统的共轨燃油压力进行准确、实时的控制以及满足喷油量和喷油压力柔性控制的需要,在对系统建模的基础上,提出并设计了共轨燃油压力神经网络模糊PID控制方法,并与其他控制方法进行比较.仿真结果表明:采用神经网络模糊PID控制器效果好,跟踪速度快,无静差,抗扰动性强.     

一种新型的双电磁阀燃油系统

结合常规电控单体泵和电控共轨喷油器构建了一种双电磁阀燃油系统,以实现供油和喷油的独立控制.分析了双阀燃油系统的原理,进行了不同供油电磁阀控制参数及喷油电磁阀控制参数的实验,完成了相同目标油量下不同供油特性的调节实验以及低速下高压供油的实验.结果表明,该双电磁阀方案通过不同的供油和喷油控制组合,能够在低转速下实现高压喷射,实现灵活可调的喷射规律.     

高压共轨喷油器内非稳态流动数值模拟

针对高压共轨喷油器内部非稳态流动现象,建立起瞬态流动的物理-数学模型,采用模块化分析方法进行了瞬态数值模拟．通过与试验结果的比较,验证了数值计算模型的准确性．在此基础上通过变参数数值模拟,分析了电磁阀通电时间、共轨压力、控制室进出口节流孔孔径及针阀弹簧预紧力对喷油过程的影响．结果表明：高压共轨喷油器不同结构参数对其动态特性、喷油率及循环喷油量等性能指标有很大的影响．其中,控制室进出口节流孔孔径的合理匹配和组合对获得良好的喷油特性尤为关键;燃油喷射系统要实现预喷,电磁铁的响应速度必须非常快．     

柴油机纯氧燃烧过程及缸内喷水影响的模拟研究

针对高压共轨柴油机搭建流体动力学仿真模型,研究不同进气氧体积分数对柴油机纯氧燃烧过程的影响,并验证缸内喷水对热效率的优化能力。结果表明,氧含量的提高增加了缸内比热比,使压缩行程缸内压力及温度提高,并促进缸内燃烧反应,进一步提升缸内湍流强度,燃烧相位提前;在5℃A ATDC(上止点后)向缸内喷入160℃的高温高压水,可实现对缸内燃烧过程的控制,并通过吸收燃烧放热、汽化膨胀,推动活塞做功,可提高热效率约3.75%。     

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.     

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.     

高温冷却柴油机的燃油喷射特性和喷雾特性

目前,为了进一步提高车用涡轮增压柴油机的功率,而又不至于增大其散热器的尺寸,有利于车辆动力舱的布置,趋向于采用高温冷却发动机的气缸和燃烧室组件的技术。在高温冷却下,发动机的冷却水温度从80～90℃提高到120℃。这样可以减少冷却水所传走的热量,达到适当控制其冷却水散热器的尺寸的目的。 本文主要研究高温冷却柴油机在整机温度和环境温度提高之后,柴油机燃料密度和可压缩性的变化对燃油喷射和雾化特性的影响。     

共轨柴油机轨压控制研究

研究高压共轨柴油机共轨压力的控制策略及其控制参数优化.分析了调压阀特性及其控制参数,研究了调压阀控制频率、共轨压力采样周期和压力闭环调节周期对压力控制的影响及共轨压力对发动机性能的影响,确立了发动机全工况目标轨压控制策略.发动机台架试验表明,选取的调压阀控制频率、轨压采样周期、压力闭环控制周期及轨压的发动机匹配、修正策略可满足共轨柴油机的要求.     

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.      

柴油机喷雾燃烧过程的动态可视化试验

基于柴油机喷雾燃烧可视化方法,在DLH1105型产品发动机的基础上进行了发动机的改装、光路系统的开发和数据采集及控制系统的开发,研制出喷雾燃烧多功能动态可视化试验装置．同时总结出试验装置建立过程中应该注意的一些关键问题．在该试验装置上,分别对25MPa和18MPa的喷油压力下以及Ф62mm圆柱形、Ф5mm圆柱形、Ф5mm圆柱左偏斜形、Ф55mm圆柱右偏斜形4种燃烧室形状下的喷雾燃烧过程进行了喷雾燃烧可视化试验,获得了喷雾燃烧照片,通过对比分析得出高喷油压力及偏斜形状燃烧室具有更优的喷雾燃烧特性．     

高增压中速柴油机性能预测

采用对柴油机工作过程进行模拟计算的方法,以潍坊柴油机厂6160中逆栗油机高强化改型为算例,对高增压中速柴油机进行了性能预测,并通过对压缩比等参数的调整计算,说明了各参数对高增压中速柴油机综合性能参数的影响程度.结果表明:在增压度较高的中速柴油机上,采用三脉冲增压系统仍能达到较好的效果;在新机型设计中,可在缩短燃烧持续期或提高压缩比的同时,相应增大燃烧始角及燃烧品质指数,可以在限定的最高爆发压力下.降低燃油消耗率.