柴油燃料HCCI燃烧影响因素的试验研究

本文采用在进气上止点附近进行柴油喷射,利用缸内高温残余废气促进燃油蒸发形成均质混合气,实现了柴油燃料的均质压燃(HCCI)。试验结果表明柴油燃料HCCI燃烧的放热规律呈现低温和高温放热两个阶段,并且NOx排放可以降低95%-98%。本文主要研究了影响HCCI燃烧的因素,指出负荷增大、进气温度增加和负气门重叠期的增加使HCCI着火提前,而外部EGR率的增大可以推迟着火。因此对于低温自燃性好的燃料,冷EGR是控制其HCCI着火燃烧过程的有效措施。     

压缩比对双燃料燃烧全工况特性影响试验研究

在产品级重型多缸机上对三种不同压缩比条件下的汽柴油双燃料燃烧在全工况平面内进行了优化,重点分析了压缩比对双燃料燃烧全工况范围内燃烧和排放特性的影响,提出了双燃料燃烧在全工况范围内应用的高效清洁燃烧控制策略,并研究了柴油氧化催化器(DOC)对THC和CO排放的净化效果。结果表明:小负荷采用活性控制压燃(RCCI)燃烧模式,中高负荷采用均质混合气引燃(HCII)燃烧模式能够实现汽柴油双燃料全工况范围内的高效清洁燃烧。降低压缩比能够有效拓展中高负荷的最高汽油比例,获得更低的NO_x和Soot排放。使用DOC能够有效净化双燃料燃烧各个工况的THC和CO排放。通过使用上述高效清洁燃烧控制策略以及简单后处理装置DOC,汽柴油双燃料燃烧的NO_x、Soot、THC和CO四项排放物在欧洲稳态循环(ESC)测试中的综合比排放均能满足国5法规,而且综合比油耗与原机纯柴油模式处于同一水平。     

半焦燃烧特性的热重试验研究

针对目前提倡的煤部分气化燃烧系统集成优化联合生产煤气和热能的新概念,在不同温度下制得四种煤的半焦,通过热天平燃烧试验研究了半焦的燃烧特性,考察了煤种和制备温度对半焦燃烧特性的影响.试验结果表明:煤种不同,所制得半焦燃烧特性不同;相同煤种制得半焦,随制备温度升高,半焦着火温度上升,燃烧活化能增加,燃烧反应活性降低.     

石油焦渣油浆燃烧特性的试验研究

石油焦渣油浆是为电站燃油锅炉开发的一种新型代用燃料,本文对南京金陵石化所提供的渣油和石油焦所制成石油焦渣油浆的燃烧特性进行了试验研究。结果表明,浓度为４０％的石油焦渣油浆可以成功地进行制备、加热、输送和燃烧,并具有较高的燃烧效率;石油焦渣油浆的浓度、油焦浆的加热温度、负荷和氧量对其燃烧效率有很大影响。     

在定容燃烧装置中进行柴油机喷雾特性的研究

本文报道了作者在自行设计的高温高压燃烧装置中,对柴油机的喷雾特性进行了研究。在实验中,用高速纹影摄影技术观察研究了燃烧室中的空气温度、空气压力、空气涡流以及喷孔直径对喷雾贯穿距离、喷雾锥角、喷雾形状和喷雾碰壁反溅现象的影响,并得出了相应的结论。     

高温空气燃烧NOx排放特性的试验研究

通过两种结构烧嘴的热态燃烧试验对比,研究了烧嘴结构、燃气射流速度、过量空气系数对高温空气燃烧过程氮氧化物排放的影响特性。研究结果认为:在燃气喷口两侧布置两个矩形空气喷口的烧嘴,氮氧化物排放量低于圆形空气喷口烧嘴;随着燃气射流速度的提高,高温空气燃烧过程排放的氮氧化物逐渐减少。与普通燃烧过程不同的是,随着过量空气系数的提高,在一定范围内高温空气燃烧的氮氧化物排放量不断增加。分析认为,高温空气燃烧氮氧化物排放量与火焰体积、炉内氧气与燃气混合过程以及燃气射流和空气射流对炉内烟气的卷吸量有关。     

后喷时刻对柴油机燃烧影响的可视化研究

后喷可改善柴油机的颗粒物排放特性。在光学发动机上,保持总喷油量不变,变换不同主、后喷间隔时刻,对缸内燃烧过程进行高速摄影,研究后喷时刻变化对柴油机缸内燃烧特性的影响。将获取的缸内燃烧火焰图像,利用双色法计算得出缸内温度场和表征碳烟浓度的KL因子分布情况,并分析缸内燃烧温度和碳烟生成特性。研究表明,随主、后喷间隔角增加,温度分布及KL因子总量呈双峰分布,KL因子总量后期减少速度增加,即碳烟氧化速度加快。     

直喷式柴油机燃烧数值计算研究

以KIVA-3为计算平台,对4气门直喷式柴油机的早喷燃烧、预喷燃烧和传统燃烧三种燃烧方式工作过程进行了模拟计算,得以下结论:早喷燃烧方式因喷到缸壁的油量较多,受进气涡流影响较少,同时利用喷射效应改善缸内氧气分布,因此早喷燃烧比较完全。预喷燃烧方式仍以扩散燃烧为主,预喷油燃烧改变了主喷初期油注周围的组分分布与温度分布,从而改变主喷燃油的燃烧历程。进气涡流造成的缸内流场不均匀性是影响传统燃烧方式燃烧不完全的主要因素之一。     

苄基叠氮复合柴油液滴燃烧特性试验研究

本研究旨在利用飞滴法,对苄基叠氮复合柴油促进燃烧的机理进行试验研究。研究结果表明:苄基叠氮化合物和30%苄基叠氮复合柴油相比于柴油的燃烧火焰颜色更深,有更多的碳烟生成。苄基叠氮化合物液滴在燃烧中期和燃烧末期火焰附近观察到了分散的火焰,表明其液相化学反应使得液滴破裂,产生的卫星液滴脱离主液滴而继续燃烧。三种燃料液滴的归一化直径平方呈现出两阶段特性,苄基叠氮化合物的引入加速了液滴的燃烧,使得液滴燃烧速率增大。     

煤基复合燃料柴油机不同海拔燃烧与排放特性

基于柴油机高海拔燃烧与排放特性模拟试验台,开展了煤基复合燃料(33%煤基含氧燃料,67%-35#柴油)柴油机不同海拔燃烧与排放特性研究。结果表明,随着海拔升高,煤基复合燃料柴油机最高燃烧压力降低,放热率峰值下降,滞燃期延长,PM2.5排放增加,海拔2500 m标定工况PM2.5排放比平原增加28.9%。与燃用柴油相比,相同海拔下,煤基复合燃料柴油机滞燃期延长,燃烧持续期缩短,PM2.5排放减少,且海拔越高PM2.5排放降低幅度越大。煤基复合燃料柴油机高海拔燃烧过程数值模拟结果表明,海拔5500 m煤基复合燃料soot排放明显降低。     

含甲缩醛柴油喷雾和燃烧排放特性的试验研究

应用激光相位多普勒技术测量了含甲缩醛柴油喷雾的速度场和粒径场,在直喷式柴油机上研究了该含氧混合燃油的燃烧排放特性。结果表明,添加甲缩醛可改善柴油的雾化,增加喷雾轴线上的粒子速度,但减小喷雾锥角;同时以远大于其加入的比例降低柴油机排气烟度,但对氮氧化物的排放影响不大。柴油机采用甲缩醛作燃油添加剂时,需改造燃油系统。     

柴油/甲醇组合燃烧特性及道路试验研究

在一台单缸增压中冷试验发动机上,研究了高转速下柴油/甲醇组合燃烧(DMCC)模式的缸内燃烧特性,结果表明DMCC模式具有预混燃烧比例成倍增加,燃烧持续时间大大缩短的特点;另外,DMCC模式的放热中心时刻提前,排气温度降低,热效率相比纯柴油模式得到大比例提高。在一辆重型卡车上进行了DMCC模式的道路试验,发现DMCC模式甲醇对柴油的替代率达到了28.28%,替换比仅为1.36,百公里平均燃料效率提高了11.15%。     

渐变型多孔介质中燃气燃烧特性试验研究

试验研究预混燃气在渐变型多孔介质(GVPM)中的燃烧特性,包括在渐变型多孔介质中的温度场、火焰移动、CO和NOx生成、燃烧稳定性及多孔介质孔径结构对燃烧特性的影响规律。研究结果与几种均匀型多孔介质(HPM)中的燃烧特性进行比较,发现渐变型多孔介质中的燃烧有如下优点:均匀的温度分布、较低污染物排放、高燃烧速率、高稳定性、宽燃烧极限和较大的负荷调节范围。     

EGR对高压共轨柴油机燃烧过程影响的可视化研究

以某高压共轨柴油机为样机,结合AVL 513D可视化研究系统,搭建柴油机缸内工作过程可视化研究平台,进行EGR对高压共轨柴油机燃烧过程影响的可视化研究。研究表明:通过所搭建的柴油机缸内工作过程可视化平台可以直观地分析柴油机缸内燃烧过程,为合理组织缸内燃烧过程提供依据。小负荷条件下,EGR率的增加(≤30%)可以有效地缩短着火延迟期,缸内氧浓度不断降低,燃烧火焰平均温度下降,高温强辐射区域的比例也减小,导致柴油机缸内燃烧持续期延长,缸内火焰熄灭的时刻推后。     

多次喷射对重型柴油机影响的试验研究

本文在一台电控共轨柴油机上进行了多次喷射及多次喷射和EGR结合对重型柴油机影响的试验研究。EGR为基于VGT的高压冷却EGR系统。研究了不同喷射策略下喷射参数对柴油机性能和排放的影响。研究了EGR和多次喷射结合降低柴油机排放的效果;通过调整EGR率,将NO_x控制在2.0 g/(kW·h),研究喷射参数和EGR对柴油机的影响。研究结果表明,预喷射可以在小负荷时改善柴油机的NO_x、CO和比油耗,但在大负荷时没有明显的影响;两次预喷射可以促进油气混合;后喷射可以促进油气混合,提高碳烟的氧化速度,因而可以明显改善柴油机的烟度和CO;优化的喷射参数结合EGR可以显著降低NO_x和烟度。     

进气加入CO2对直喷式柴油机燃烧的影响

在直喷式柴油机上研究了进气加入CO2气体对其燃烧特性以及发动机性能和排放品质的影响.研究结果表明,进气加入CO2,柴油机的混合气形成过程几乎不受CO2气体加入量的影响,主要反映在着火延迟期随着CO2加入量的增加而变长,燃烧持续期缩短,燃烧最高温度降低.同时导致柴油机的最大爆发压力和压力升高率降低,并且其出现的位置后移,充气效率下降,排气温度上升.加入CO2后,NOx排放有较大下降,HC、CO稍有增加,烟度受到的影响不大.     

柴油机喷雾场特性的研究

用双脉冲激光全息研究了柴油机喷雾场的平均粒度、粒度分布、分散度和贯穿度。给出了它的特性曲线。     

液压自由活塞柴油机缸内燃烧过程研究

针对液压自由活塞柴油机的结构特点和运行特性,采用试验研究方法对缸内燃烧过程进行分析,提出了该柴油机燃烧过程的研究方法。重点研究了基于时间的缸压曲线和活塞位移曲线的处理方法,获得了基于时间的燃烧放热规律计算方法,分析讨论了在该活塞运动规律下的缸内燃烧特性,通过试验研究与仿真分析相结合的方法对韦伯经验放热模型进行了修正。研究结果为探索自由活塞柴油机的燃烧特性与运行机理提供了依据。     

柴油机燃烧过程羰基化合物演变历程研究

利用全气缸采样平台,结合高效液相色谱(HPLC)技术,研究了柴油机燃烧过程中单循环燃烧中间产物羰基化合物的演变历程。结果表明,甲醛在燃烧过程中呈先增加而后迅速降低的变化过程,最大值出现在放热率峰值之前。C2-C4羰基化合物在燃烧放热率最高点之前急剧降低,之后开始升高,并在燃烧后期趋于稳定。此外,在任意燃烧阶段,随着碳原子数的增加,羰基化合物的量都逐渐降低。     

DMM燃料柴油机可控预混合燃烧的研究

本文介绍了在压燃式发动机上进行的预混合燃烧研究。在柴油机的进气道入口处安装了一个电控燃料喷射系统,喷入具有低十六烷值、低沸点的甲缩醛(DMM)燃料,在压缩冲程中形成均匀的混合气,并在上止点附近喷入少量柴油来点燃混合气。本文研究了预混合燃料比、发动机负荷、进气中CO2浓度和喷孔直径对发动机燃烧和排放的影响。试验结果表明,进气道喷射DMM的预混合燃烧能同时大幅降低NOx和碳烟排放,为降低柴油机有害排放提供了一种新途径。