基于TDLAS直接检测法的柴油机NOx排放在线测试

NO_x是柴油机排放污染物中对生态环境危害最为严重的组分。随着全球环境污染问题的日益严重,柴油机NO_x排放问题受到了广泛的关注。各种排放法规相继出台,一方面对柴油机NO_x排放量提出新的要求,另一方面对测试方法也提出了更高的要求。现有测试方法多为采样分析法,采样周期较长,无法实现污染物排放的实时在线测量,柴油机污染物排放的实时在线测量不仅有利于监管,同时可为优化柴油机的燃烧过程、优化控制策略提供数据支持。光学检测技术作为一种新型的检测方法,其中的可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)因其实验原理简单、响应速度快,在其他领域得到了广泛使用。为验证该方法在柴油机NO_x排放检测中的可行性,实验小组开展基于TDLAS的柴油机NO_x排放实时在线测量研究,针对NO_x的主要成分,利用调谐波长为5 262~5 265和6 138~6 142 nm的带间级联激光器(interband cascade lasers, ICL)分别作为检测NO、NO₂的探测光源,Thorlabs PDA10JT型热式探测器用来对信号光进行采集。采用直接探测方式在D4114B型柴油机上开展实验研究,并将测试结果与AVL排放分析仪进行对比,其测量偏差小于5%,另外,实验小组利用TDLAS技术的高时间分辨率,对柴油机的变工况过程进行NO_x瞬态排放测量,得到合理的NO_x排放变化结果。因此,采用TDLAS技术对研究柴油机瞬态排放特性具有重要的意义。     

直喷式柴油机燃烧过程及碳烟生成的初步计算

依据已简化的包含多环芳烃生成的正庚烷气相详细化学反应机理,基于专业流体解析软件FLUENT6.3对直喷式柴油机压缩、膨胀冲程内的自燃和燃烧过程进行了动态模拟,得到了缸内平均温度、主要反应物以及中间产物多环芳烃生成量随转角变化的特性曲线.在数值上,计算得到以苯环质量为主的多环芳烃总生成量水平比试验测量结果约高出1~2个量级,但是在随转角变化的特性上,计算与试验测量曲线定性趋势一致.针对特定转角时刻主要火焰结构参数的截面分布,分析研究了柴油机缸内化学反应特性与流体流动相互作用下的空间分布特征.通过耦合详细碳烟粒子动力学模型,对碳烟表象尺寸进行了初步模拟.     

柴油机燃烧过程中多环芳香烃形成历程的研究

利用现代柴油机全气缸取样试验平台,采用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS),对现代柴油机燃烧过程中多环芳香烃的形成历程进行了探索性研究.研究结果表明,PAHs总质量随曲轴转角呈单峰分布规律,峰值出现在上止点后10～13°CA之间,燃烧后期,约60%以上的PAHs被氧化燃烧,且随着发动机转速和共轨压力(喷油压力)的升高,PAHs总质量呈下降趋势.此外,各种PAH的生成量与PAHs生成量的变化规律基本一致.     

基于紫外荧光技术的柴油机润滑油被燃油稀释的检测研究

针对柴油机润滑油被燃油稀释的状态监测的问题,研究了基于紫外荧光技术的柴油机润滑油被燃油稀释的检测方法,设计搭建了检测实验装置。利用峰值发射波长为365 nm的紫外LED作为发射光源,发射的紫外光通过400 nm低通滤光片过滤后进入石英比色皿中的油样,并激发油样产生荧光,产生的荧光通过400 nm高通滤光片过滤后,利用探测波长范围为400～800 nm的光电传感器采集油样的荧光信号,利用万用表读取油样的荧光强度。设计开发了信号的放大和测量系统。高、低通滤光片的组合使用,减少了紫外光源所发射的紫外光对油样的荧光强度测量的干扰。利用该实验装置,测量了润滑油中柴油含量分别为20.3 Wt.%,10.0 Wt.%,5.0 Wt.%,2.5 Wt.%,1.5 Wt.%和0.7 Wt.%以及不含柴油的空白油样的荧光强度,经拟合得到柴油含量与荧光强度的方程。最后,为了检验该方法测量润滑油中柴油含量的准确性,采用柴油含量为7.5 Wt.%油样进行验证,利用该实验装置,测量了验证油样的荧光强度,代入拟合方程,计算得到油样中的柴油含量,结果表明通过该方法测量的油样中柴油含量与油样的实际柴油含量的相对误差为0.5%,实现了实验室条件下润滑油被燃油稀释的精确测量。     

柴油发动机碳烟对缸套/活塞环摩擦学性能影响的研究

通过SRV IV摩擦磨损试验机考察了柴油机碳烟对柴油机缸套/活塞环摩擦副摩擦磨损性能的影响,借助扫描电子显微镜及能谱仪、三维表面形貌仪和拉曼光谱仪探讨了碳烟颗粒的摩擦学作用机理.结果表明:碳烟颗粒在高载荷时可以降低缸套/活塞环摩擦副间的摩擦系数,但在低载荷时对摩擦系数影响不大;碳烟颗粒会加剧缸套的磨损,其磨损形式主要为磨粒磨损.碳烟颗粒表现出减摩性的主要原因是其外层的乱层石墨在摩擦热和剪切作用下发生了剥离并在摩擦副表面形成了润滑膜.     

微波在柴油机滤烟器催化再生中的应用：Ⅰ.滤烟器在氮气中的微波加热温 …

利用柴油机台架装置及微波加热装置考察了柴油机催化滤烟器的微波加热温升效应。结果表明,过滤体上捕集的烟碳量对催化滤烟器在氮气中的微波加热温升至关重要,烟碳量的微小增加,可引起滤烟体温度的显著升高。另外,当微波加热过程中隔离氧气时,滤烟体上出现了明显的金属氧化物催化剂被碳还原的现象。     

色谱质谱中的选择离子监测方式定量分析柴油机排气微粒中多环芳香烃

使用色谱－质谱联用中的选择离子监测的方法选择性地检测柴油机排气中的多环芳香烃,采用１４种多环芳香烃混合标准样品绘制校正曲线,以外标法对柴油机排气微粒中的ＰＡＨｓ进行定量分析。实验结果表明,该方法能够减少其它类有机成份的干扰,快速、准确地测量柴油机排气微粒中多环芳香烃的含量,且重复性较好,相对标准偏差低于 １２％（ｎ＝６）,检出限为３．５～７．０ｐｇ／ｍ３,样品的回收率为７９％～８９％,方法用于柴油机排气微粒中多环芳香烃排放量的测定取得了满意的效果。     

6110柴油机进气过程流动的多维瞬态数值模拟研究

柴油机进气过程中气体流动是强瞬变的非定常三维湍流运动,直接影响到充气效率、缸内气流状态及进气道和缸内壁面换热,因而也影响到燃油雾化、燃烧及有害废气生成等,对柴油机的动力性、经济性起着重要作用。因此,本文利用大型通用CFD软件STAR-CD及ES-ICE对6110柴油机进气过程的气体流动进行多维瞬态数值模拟研究,通过计算可以得到不同时刻进气道和缸内流场分布,为柴油机进气系统的优化设计提供重要的理论依据。     

基于遗传算法的信息融合在摩擦学组合故障诊断中的应用

根据8NVD48A－2u型柴油机现场运行油液监测试验结果和长期的实践经验,在600多个船舶柴油机故障诊断实例的基础上,总结出了各种零件磨损故障种类之间的关联度,结合D－S证据组合理论给出了零件磨损的摩擦学故障组合支持度;利用遗传算法搜索出了缸套活塞组的划伤、拉缸和腐蚀;轴承的擦伤、烧损、剥落和腐蚀、齿轮的点蚀、胶合和剥离等10种单一故障类型的5种组合故障,并确定了各种油液监测方法对这5种摩擦学组合故障的组合支持度。把遗传算法引入信息融合,为解决摩擦学组合故障问题提供了一种新的思路,对实际故障诊断具有一定的指导意义。     

欧Ⅲ柴油机燃用乙醇-甲酯-柴油时微粒排放的研究

在一台满足欧Ⅲ排放的柴油机上燃用乙醇甲酯柴油混合燃料,研究其对微粒(PM)总排放、微粒中可溶性有机物(SOF)、干碳烟(DS)和硫酸盐的影响.为了深入考察含氧燃料对碳烟生成过程的影响,用高速CCD摄像机对燃烧过程进行了可视化研究.结果表明:含氧燃料能够大幅度降低欧Ⅲ柴油机微粒的排放,其中DS的排放大幅度降低,而SOF排放在小负荷时大量增加,硫酸盐排放略有增加.在柴油中加入乙醇后,着火滞燃期变长,燃烧持续期变短;混合燃料的火焰亮度降低,说明含氧燃料抑制碳烟的生成.