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。     

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 .     

柴油机掺烧醇类燃料燃烧排放特性的试验研究

针对不同醇类组分对柴油机的实用性影响进行研究。在单缸柴油机上分别燃用纯柴油、乙醇柴油和正丁醇柴油三种燃料,并进行负荷特性的燃烧排放对比试验。结果表明,与纯柴油相比,正丁醇柴油和乙醇柴油的滞燃期延长0.1°～2°曲轴转角,最大放热率峰值升高最大可达36％,最大爆发压力推迟约0.4°～4°曲轴转角;中等转速1500 r/min时,正丁醇柴油和乙醇柴油的动力性优于纯柴油;高转速2000 r/min时,正丁醇柴油、乙醇柴油与纯柴油动力相当,正丁醇柴油的当量燃油消耗率与乙醇柴油、纯柴油相比分别减少约2.5％和4％。正丁醇柴油的NOx排放大多数工况下低于纯柴油约17％～39％,且降低效果较乙醇柴油更为明显,而乙醇柴油在标定转速中高负荷工况时NOx排放高于纯柴油;醇类柴油的碳烟排放比纯柴油降低,正丁醇柴油相对于乙醇柴油抑制碳烟生成的工况点更多,在标定点工况下正丁醇柴油比纯柴油的碳烟可降低62％。可见作为柴油机的替代燃料,在大多数工况下正丁醇柴油燃烧排放性能优于乙醇柴油。该研究为柴油机燃用正丁醇的推广提供了试验依据。     

柴油机低温燃烧闭环控制及切换过程

借助于燃烧闭环控制系统,研究了传统燃烧到低温燃烧的切换过程.试验结果表明：基于循环的燃烧闭环控制系统能够跟踪累计放热50%对应的曲轴转角的阶跃输入,并且能很好地抑制转速、负荷、油轨压力和废气再循环（EGR）等系统干扰.在传统燃烧到低温燃烧的切换过程中,通过燃烧闭环控制系统实时地调节喷油提前角,可以使燃烧相位保持在参考值附近,从而保证了切换过程的燃烧稳定性.
关键词： 中图分类号： 文献标志码： A     

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.      

富氧燃烧对柴油机低温燃烧反应机理影响的数值分析

从柴油机缸内燃烧反应的化学反应动力学机理出发,利用CHEMKIN软件对富氧燃烧时的低温反应进行了研究,运用计算流体动力学分析方法,通过耦合柴油机三维燃烧模型和正庚烷氧化反应动力学模型对低温反应机理中重要的脱氢反应和加氧反应过程进行了数值分析.对比空气助燃、富氧浓度对脱氢反应和加氧反应的影响发现:富氧燃烧能够促进脱氢反应,在压缩的上止点时刻,氧的体积分数分别为23%、25%和27%时的缸内脱氢产物C7H15的质量分数最大值分别是空气助燃时的1.95倍、4.77倍和291.58倍;加氧反应的速率随富氧浓度的升高呈线性增长趋势;富氧燃烧可以提高柴油机的热效率,使缸内生成更多的OH自由基,从而加快了后续的中温反应和高温反应速度.     

柴油机强化燃烧过程模拟及性能预测

建立了直喷式增压柴油机强化燃烧过程的准维数学模型 ,开发了一套可模拟及预测柴油机性能和排放的软件 ,模拟计算及优化分析柴油机的工作过程和燃烧性能 .对四气门直喷式1 35型增压柴油机的应用表明 ,该软件具有预测精度高、优化参数选择灵活、操作方便等特点 .     

油气混合参数对柴油机低温燃烧过程的影响

应用三维CFD模拟研究了喷油和进气参数包括喷油压力、喷孔直径和进气压力对柴油机低氧浓度低温燃烧(LTC)过程的影响.结果表明:随着喷油压力增加或喷孔直径的减小,各氧浓度下缸内燃烧压力和温度峰值都增大;相同氧浓度条件下预混燃烧的强度增大,出现明显预混燃烧的氧浓度增大;相同氧浓度条件下的soot排放降低;缸内局部温度最大值增大,NOx排放增大.进气压力增大,缸内压力上升更快,但缸内平均温度略有降低,相同氧浓度下着火时刻提前,滞燃期缩短;燃烧过程中局部缺氧的状况得到改善,相同氧浓度条件下燃油的燃烧更加完全,放出的总热量更多,燃烧效率明显提高;soot峰值和最终排放值都减小,NOx生成量进一步降低.     

燃烧水泥熟料的混煤掺烧研究

对煅烧水泥熟料常用的三种煤以及将它们按不同比例配制的混煤，进行了热分析、工业分析和元素分析，探讨不同混煤在燃烧过程中的燃烧特性及其改变的规律，给出两个综合指数来定量描述混煤的燃烧特性。     

混煤燃烧特性的热重实验

将洞口和平煤分别与邵阳岩头岭、武冈龙坪老矿煤在不同配比下得到的混煤在STA449F3型热重分析仪中进行热重实验,利用热重分析法对两种不同掺烧方式下的混煤进行燃烧特性实验研究,分析两种掺混方式下混煤的着火温度和可燃性,并对其燃尽特性和综合燃烧特性进行研究,研究结果表明,各混煤的着火特性、燃烧特性和综合燃烧特性都是随着易着火煤种比例的增加而有所改善,通过对各项性能的分析,确定了混煤的最佳掺配比。     

使用缸压信息的柴油机低温燃烧闭环控制

在柴油机上采用低温燃烧技术,可以获得比传统压燃方式更低的氮氧化物和颗粒物排放。为了解决柴油机低温燃烧不稳定和各缸均匀性差的问题,基于缸压信息,构建了双控制单元的分布式控制系统,设计了平均指示压力(indicated mean effective pressure,IMEP)和50%放热曲轴位置(50%of the mass fraction burned,MFB50或CA50)双闭环的控制方法。实验结果表明:基于缸压信息反馈的燃烧闭环控制系统,在低负荷低温燃烧工况点,能够有效控制各缸的燃烧状态不均匀的状况,并大幅度改善燃烧不稳定的现象;在高负荷低温燃烧工况点,可以将各缸的CA50和IMEP控制在目标值附近。     

低温共烧陶瓷内埋式电感性能分析

本文提出一种设计和评量低温共烧陶瓷电感性能的方法。低温共烧陶瓷技术已迅速成为许多射频领域的关键技术之一,文中采用低温共烧陶瓷工艺技术,设计出一组电感,同时从电感的不同结构入手,诸如:电感结构(共面设计、位移设计、多层设计)、线圈宽度、线圈间距(从0.2nH到11nH)、线圈圈数等分析了电感结构参数对电感性能的影响。     

喷油定时和涡流比对低温燃烧影响的模拟研究

基于计算流体动力学(CFD)软件和耦合自行编写的程序,对一台柴油机进行低温燃烧模拟研究,对比分析不同废气再循环(EGR)率、喷油定时和涡流比对燃烧和排放的影响.结果表明,随着EGR率增大,燃烧放热过程滞后,缸内压力、温度和放热率峰值和累计放热量降低,壁面油膜生成增加,氮氧化物(NO_x)排放大幅降低的同时,碳烟(soot)、未燃碳氢化物(UHC)和CO排放增加;固定EGR率为40%的同时将喷油定时曲轴转角从353°提前至345°,可使燃烧放热过程适当提前,并有利于提高热效率和改善燃油经济性;保持EGR率为40%,喷油定时曲轴转角为345°时,随着涡流比的增大,soot和UHC排放减少,而CO排放出现先减少后增大的趋势,涡流比为3.0时,综合效果较好.     

改善直喷式油膜雾化燃烧性能的研究

文本对直喷式柴油机油膜雾化燃烧系统进行了燃烧调试．阐述了对改善燃烧性能的诸影响因素和见解．探索了改善油膜雾化燃烧性能的规律并进行了机理分析．     

低温燃烧合成Sr1.93Ba0.05SiO4:Eu荧光粉及其发光性能

以尿素为燃料,金属硝酸盐为氧化剂,(C2H5O)4Si为硅源,采用低温燃烧及回火还原处理合成用于白光LED的Sr1.93Ba0.05SiO4:Eu荧光粉.讨论助熔剂SrCl2用量和回火温度对荧光粉相组成的影响,研究合成产物的发光性能,初步提出合成反应机制.燃烧合成中熔融SrCl2为整个反应提供了一个半流动态的环境,促使生成的杂相SrCO3分解.低温燃烧直接产物Sr1.93Ba0.05SiO4:0.02Eu3+非晶材料在波长393 nm近紫外光的激发下最强发射峰值是波长为612 nm红光;处理后晶相产物Sr1.93Ba0.05SiO4:0.02Eu2+发射峰值是波长为480 nm的蓝光和543 nm的黄绿光,分别是由处于不同格位上的Eu+(Ⅱ)和Eu2+(Ⅰ)的5d→4f跃迁产生的.用不同的近紫外光(380～410 nm)激发时,样品发射出的蓝光(480 nm)和黄绿光(543 nm)的强度都随着激发光波长的增大而减小,而且蓝光的强度减小非常明显,同时,随着激发光波长的增大黄绿光波长增大.     

生活垃圾掺烧无烟煤燃烧特性热重实验分析

在WCT-2C型微机差热天平上对生活垃圾与无烟煤以不同比例所得混合试样进行热重实验,利用TG-DTG热分析技术研究其燃烧特性.结果表明,生活垃圾加入无烟煤后,提高了生活垃圾的燃烧稳定性,废弃能源可得到最大限度的回收.     

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 recircula-tion)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％、1...     

低大气压力下层状燃烧锅炉热力性能计算与分析

研究了大气压力对锅炉炉内介质热力性质的影响规律;在研究影响对流传热放热系数因素的基础上,建立了对流放热系数计算公式;验证了标准方法中影响辐射传热的火焰（烟气）黑度计算关联式的适用性．将上述研究结果与现行标准方法的有关内容相结合,形成了低大气压力下的计算方法,并结合对实例的计算比较和分析,得出了低大气压力对锅炉辐射传热和对流传热的影响规律,并由此提出了对工程应用具有指导作用的建议．     

掺氢对燃气轮机燃烧室燃烧和排放性能的影响研究

为了研究以天然气为燃料的干式低排放（DLE）贫预混（LP）燃烧室改用氢燃料时的性能变化和掺氢极限,满足低碳排放燃机安全可靠运行的要求,以某F级发电用重型燃气轮机燃烧室为研究对象,数值研究了天然气/氢气混合燃料不同掺氢比（H₂体积分数0～100%共6种工况）对燃烧室燃烧和排放性能的影响,分析了燃烧室可能出现的问题。研究表明,燃用天然气的LP燃烧室在改用氢燃料时,存在着回火的巨大风险,在掺氢比达40%时回火导致的燃烧器喷口高温区域明显,在更高的掺氢比下存在烧毁的可能,且高氢条件下回火发生且向上游传播,为机组运行带来巨大的安全问题。中心以扩散方式工作的值班燃烧器不存在回火风险。产物中CO和CO₂的含量随掺氢比的增加而降低,H₂O含量增加;NO_x的排放量随氢含量的增加呈现增加的趋势,但增幅并不显著。     

高原地区高压共轨柴油机掺烧生物柴油的性能研究

研究了在高原地区（81Kpa）掺烧不同比例生物柴油(B10,B20,B30,B50)在高压共轨柴油机上的性能,对发动机的动力性,经济性,烟度进行对比试验。结果表明：燃用一定比例的生物柴油发动机实测油耗增加,并且随生物柴油掺烧比例增加而增加;动力性和碳烟排放降低,并且随着生物柴油掺烧比例的增加逐渐降低。