柴油机涡流室不同镶块材料的试验研究

柴油机涡流室中,燃烧室的面容比较大,冷起动较难;柴油机涡流室镶块在冷热交变工况的作用下易发生热疲劳、裂纹、脱落等现象－ 为了改善柴油机涡流室的冷起动性,提高镶块的可靠性,笔者提出了新型镶块材料———细结构模压石墨,并采用试验对比的方法,研究了４Ｃｒ９Ｓｉ２ 、铸铁、陶瓷和模压石墨四种镶块材料的热导率、冷起动性、排温、油耗及示功图－ 分析试验结果后得出：新型镶块材料———细结构模压石墨能减轻机械负荷,降低燃烧噪声,提高柴油机的可靠性,改善柴油机的冷起动性和经济性－     

柴油机涡流室不同镶块材料的试验研究

柴油机涡流室中,燃烧室的面容比较大,冷起动较难;柴油机涡流室镶块在冷热交变工况的作用下易发生热疲劳、裂纹、脱落等现象。为了改善柴油机涡流室的冷起动性,提高镶块的可靠性,笔者提出了新型镶块材料－－细结构模压石墨,并采用试验对比的方法,研究了４Ｃｒ９Ｓｉ２、铸铁、陶瓷和模压石墨四种镶块材料热导率、冷起动性、排温、油耗及示功图。分析试验结果后得出：新型镶块材料－－细结构模压石墨能减轻机械负荷,降低燃烧噪     

涡流室式柴油机燃烧室的改进设计对燃烧过程的影响

介绍把一台单缸涡流室式柴油机涡流室镶块直连接通道改为变角度连接通道，活塞顶双“ｗ”坑主燃烧室改为腰鼓形双“ｗ”坑主燃烧室的研究过程，主要内容包括在稳流试验台上测量通道改进前后的流量系数，倒拖试验台上用热线风速仪测量改进前后燃烧室中的气流运动状况，详细分析研究了变角度连接通道的气动喷射特性和燃烧室改进对柴油机燃烧过程、燃油经济性及排放的影响。     

双通道镶块涡流室柴油机掺烧生物柴油综合性能研究

双通道镶块结构在一定程度上提升了涡流室柴油机的性能,在该结构基础上掺烧生物柴油,探究双通道镶块涡流室柴油机掺烧生物柴油的综合性能。通过发动机台架试验得到了双通道镶块涡流室柴油机掺烧生物柴油时的各项性能指标,分析生物柴油掺烧比对双通道镶块涡流室柴油机性能的影响规律。试验得出:掺烧生物柴油会降低发动机的最大输出功率,降幅随掺烧比增加而增大,掺烧比低于30%时对发动机动力性能影响较小:掺烧生物柴油会增加燃油消耗率,但部分工况下的等效燃油消耗率有所降低:掺烧生物柴油有利于碳烟、HC、CO的排放控制,但掺烧比大于20%时会导致NO_X排放增加。     

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.     

通道尺寸对热面点火天然气发动机工作过程的影响

针对缸内直喷压燃式天然气（CNG）发动机低负荷循环波动大及高负荷NOx排放偏高的问题,设计开发了涡流室式热面点火燃烧系统,研究了涡流室通道尺寸对缸内天然气空气混合气形成、着火燃烧及发动机运转特性的影响．结果表明：选择直径较大的涡流室通道,发动机起动性能较好且缸内混合气燃烧持续期短,对改善发动机的有效热效率有利;选择直径较小的涡流室通道,主副燃烧室内混合气的浓度分层效果明显,能够实现两级燃烧过程,有利于降低发动机循环波动,扩展功率范围及改善NOx排放。     

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。     

单缸涡流室柴油机净化消声器的设计与研究

非道路柴油机排放标准的不断提高,仅靠机内净化单缸柴油机很难达到排放标准的要求。为了降低单缸涡流室柴油机的排放和噪声,设计优化具有净化和消声作用的净化消声器,以R180涡流室柴油机消声器为研究对象,通过Fluent 14.0软件模拟计算和试验的方法优化催化剂载体内部流场,并对其空气动力学性能、消声性能和催化性能展开研究。试验结果表明:安装净化消声器的整机CO、HC、PM比排放(八工况循环)分别为0.38、0.20、0.48 g/(kW·h),相比于原机分别降低了82.8%、54.0%、14.4%。通过催化剂载体内部流场优化,CO、HC、PM比优化前分别降低了22.7%、26.0%、6.3%;柴油机整机声功率级较原机降低了0.5 d B(A)。均匀的内部流场提高了催化剂的转化效率,延长催化剂的使用寿命。劣化试验后柴油机排放满足非道路柴油机国Ⅲ标准要求,研究成果有助于单缸柴油机降低整机排放和噪声。     

燃烧室几何尺寸对喷雾碰壁过程的影响

运用CFD软件对小缸径柴油机三种燃烧室进行了两相喷雾碰壁过程的数值模拟,考察了不同燃烧室形状对碰壁后燃油沿壁面运动、蒸发过程的影响,并比较了近壁面区域燃油浓度和缸内速度场的分布情况.结果表明,燃烧室的几何尺寸对缸内流场有着重要影响,不同的燃烧室对碰壁处燃油堆积程度明显不同,φ℃A=380°时,B型燃烧室燃油堆积情况较A型与C型严重,这主要受凹坑内壁面不同曲率的影响.当活塞运行到φ℃A=390,°碰壁点移动到挤流唇时,进入挤流区的燃油受缸内逆挤流的影响,其发展形态存在很大差异,A型与B型燃烧室油束前锋略微翘起,将有助于避免与缸壁发生“淬冷”,降低未燃HC的排放.在φ℃A=400°时,活塞下行使三种燃烧室后期的流场涡团各异,并直接影响燃油蒸气的分布.     

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 .     

矩形涡流发生器结构参数对圆形换热管传热特性的影响

为了提高圆形换热管的换热效率,采用SST k-ω湍流模型,对内置矩形涡流发生器的圆形换热管进行了数值模拟研究,分析了涡流发生器长高比L/H和攻角β对流动和传热特性的影响。结果表明:V型排布的4个矩形涡流发生器产生了两对反向旋转的纵向涡流,增强了冷热流体的混合,改善了圆管内的场协同,提高了换热性能。随着涡流发生器长高比L/H的增加,换热管努塞尔数( Nu )、摩擦因子( f )和综合性能评价指标(PEC)均增大;但是综合性能评价指标(PEC)的增加幅度逐渐减小,当L/H = 2时,换热管具有较好的综合性能。随涡流发生器攻角β的增大,综合性能PEC先增大后减小,当攻角β = 30°时,多数工况下PEC具有最大值,换热管具有最佳综合性能。     

钛蒸发离子泵及缠绕式蒸发器的研究

本文包括部份:Ⅰ.效蒸发离子泵工作特性的研究。Ⅱ.缠绕式钛蒸发器的研究与设计。文中提出的钛泵是一种 B—A 型玻璃钛泵,起动压强10~(-2)乇,测得的极限压强7×10~(10)乇,抽速可达5立升/秒,这种钛泵也可作真空计。钛泵抽速与栅压、栅流、蒸发器加热功率和压强有显著的关系,但是泵壁电位对抽速影响较小。作者测量了钛泵的电离灵敏度,并对抽速特性作了定性解释。实验表明,用一般的交流电源可代替钛泵的直流电离电源,使电源设备简化。本钛泵还可代替扩散泵与机械泵联用,获得10~(-6)～10~(-7)乇的压强。文中提出的缠绕式钛蒸发器,是由钛丝紧密地缠绕在钨丝上构成,这种蒸发器较稳定,寿命较长,制作简单。分析和实验表明缠绕式钛蒸发器的电阻可表示为钨丝和全根钛丝电阻的并联。文中还给出蒸发器的比功率曲线、比蒸发率曲线。最后讨论了蒸发器的控制方法和设计步骤。