高海拔柴油机燃烧优化研究现状及发展趋势
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柴油机发展的趋势
1. 节能环保:柴油机发展趋势是越来越注重能源效率和环保性能。
新一代柴油机采用了更加高效的燃烧技术,可以大幅降低污染物排放,同时提高油耗效率,减少能源浪费。
2. 智能化与自动化:随着信息化水平的不断提升,柴油机也向着智能化和自动化方向发展。
例如,采用机电一体化控制技术,柴油机可以实现自动调节,提高工作效率和安全性能,降低维护成本。
3. 多品种、小批量生产:随着市场需求和技术进步的变化,柴油机制造商越来越倾向于小批量多品种的生产方式。
这需要柴油机制造商提高生产灵活性和适应能力,增加产品差异化,同时保证产品质量和稳定性。
4. 混合动力与电动化:柴油机的发展趋势将逐渐向混合动力和电动化方向发展。
一方面,混合动力技术可以通过电力辅助提升柴油机效率,达到更高的性能和经济效益。
另一方面,电动化技术也可以带来更加清洁、环保和高效的柴油机解决方案。
《人体的神经调节》说课稿一、教材分析本节选自苏科版初中生物第十六章《生命活动的调节》中的第一节《人体的神经调节》。
人体对外界环境的感知及各种生命活动的调节时刻都离不开神经系统的作用。
在教材中介绍了反射、反射弧、非条件反射和条件反射等基础知识。
在本节中有一个“膝跳反射”的实验和“测定反应速度”的探究活动,通过膝跳反射可引出反射的定义和反射弧的组成。
“测定反应速度”的探究活动,不需要任何复杂的实验仪器和设备,只是需要二至三人一组,相互配合来完成,从而加深学生对基础知识的理解,充满情趣。
培养学生乐于探索生命的奥秘和实事求是的态度,从而进行情感、态度、价值观的教育。
二、教学目标(一)知识性目标本节课的内容都是以生活事例来引出相关知识的。
而且这些事例都是生活中常见的,学生们容易理解。
本节课以课标为依据减少了一些名词术语。
例举了“望梅止渴”的例子,来加深学生对知识的理解。
利用这些事例来激发学生的学习兴趣,由浅入深的将知识由感性上升到理性认识,符合认知规律。
我希望通过学习让学生掌握以下几个方面:1、描述出人体神经调节的基本方式。
2、简单说出反射弧的构成。
(二)技能性目标:本节课推出了一个实验和一个探究活动,这更加丰富了课堂内容。
通过活动,学生不仅能够巩固所学的基础知识,还能加强多种能力的培养。
寓教于乐,让学生在动手操作,动脑思考中来理解知识,更体现了素质教育。
因此,确定能力目标如下:1、学习膝跳反射实验的方法。
体验科学探究活动。
2、通过小组学习,来逐步培养学生团结协作,归纳整理及表达交流的能力。
(三)情感、态度、价值观通过学习、做实验和参与探究活动,在情感、态度、价值观方面确定以下几点:1、培养学生实事求是的科学态度。
车用柴油机高原环境适应性评价研究随着近年来中国内陆地区经济的快速发展,车用柴油机在高原地区的使用需求日益增长。
但高原环境的气压、温度、湿度、空气密度等特殊的自然条件,对车用柴油机的性能、耗油率、排放等方面产生了巨大的影响,因此对车用柴油机的高原环境适应性进行评价显得尤为重要。
一、高原环境对车用柴油机性能的影响1.氧气含量减少导致燃烧不充分,动力输出下降2.空气密度减小使得进气量减少,燃油的供应不足,降低油耗率3.气温下降导致燃油的喷出效果变差,使得燃烧时间延长,功率不足4.湿度低下使得柴油机内部的摩擦系数增大,摩擦阻力增加二、高原环境对车用柴油机排放的影响1.氧气含量减少,氮氧化物的生成减少,但是氧气不足导致污染物粒子增多2.因为空气密度的减小,汽车排放的氧气比例也会减少,如果此时发动机的燃烧不充分,就会产生较多的CO和HC等挥发性有机物3.气温下降使得尿素液体更难挥发,从而导致SCR催化剂的效率降低,对氮氧化物的去除率减小三、高原环境适应性评价的研究针对高原环境对柴油机的影响,目前的评价方法主要有以下几种:1.道路试验法:通过对在高原环境中行驶的车辆进行采集并分析相应的数据,来评价车用柴油机的性能以及排放情况,并对车用柴油机进行适应性的评价。
2.实验室试验法:通过将车用柴油机在高原环境下的性能和排放情况与低海拔地区进行比较,从而评价其高原适应性。
3.数值模拟方法:基于氧气含量、空气密度、湿度和气温等因素对车用柴油机的影响,采用数学模型对高原环境下的性能和排放进行预测和评价。
四、提高车用柴油机的高原适应性为了在高原地区获得更好的行驶体验并有效改善车用柴油机的性能和排放,需要考虑以下措施:1.优化燃烧道路设计:通过改善燃油喷射装置、增加压缩比和改善气道等方式优化燃烧道路。
2.调整燃烧控制参数:调整燃油质量和供氧量等参数,以确保燃烧效果良好。
3.使用高品质燃油:选择符合高原环境特点的高品质的柴油来改善发动机的燃烧和排放质量。
2024(1)总第1494期技术探讨与推广柴油机燃用生物柴油排放颗粒物的微观特征研究现状及展望杨通云1,2刘学渊1,21.西南林业大学;2.云南省高原山区机动车环保与安全重点实验室摘要:柴油车辆排放的废气污染物是空气污染的重要组成部分。
近年来,柴油机颗粒物排放法规不断严格,而生物柴油因其对环境友好、可广泛获得和可再生性受到了极大关注,对缓解柴油发动机的能源危机和污染物排放也具有重要意义。
柴油机使用生物柴油燃料改变了燃烧过程,从而影响颗粒物的理化性质,最后影响颗粒物的氧化反应活性。
本文综述了生物柴油对碳烟颗粒形态、纳米结构和氧化反应性的影响。
在此基础上,讨论了颗粒物微观特性与颗粒氧化反应性之间的关系。
最后,总结了本文的研究结果,并对今后的研究工作提出了展望。
关键词:柴油机;生物柴油;颗粒物;微观形貌;纳米结构;氧化活性引言内燃机由于其高效、易用等优点,在交通运输领域中占据了重要地位。
然而,它们向大气中排放的大量气体和颗粒物(PM),造成全球空气污染严重,并影响整个社会的生态系统、人类健康和经济发展。
由于工业化、城市化、交通运输的蓬勃发展,空气污染对社会生活发起了严重挑战。
近年来,研究学者对使用生物柴油燃料代替柴油越来越感兴趣,并试图研究它们是否可以抑制发动机排出的污染排放物[1]。
研究发现,生物柴油的应用可以大幅减少PM以及一氧化碳(CO)和碳氢化合物(HC)排放,生物燃料已被证明是柴油机使用的巨大替代品。
在现代柴油车辆发动机中,大多数颗粒团聚物在柴油颗粒过滤器(DPF)中被捕获,并且由于它们的高氧化反应性被氧化。
颗粒氧化反应性取决于颗粒的物理化学性质,包括微观形态和内部纳米结构等,这些性质将随着所使用的燃料和发动机操作条件而改变。
本文对生物柴油燃料产生的碳烟颗粒的微观特性和氧化反应活性进行了分析和总结,并对今后的研究工作进行了展望。
一、柴油机燃用生物柴油的特性生物柴油生产燃料的便利性和较低的成本促进其发展和商业用途。
柴油发动机排放控制技术现状及发展趋势柴油发动机是一种高效率的动力设备,具有良好的经济性和可靠性。
但同时,柴油发动机的排放问题一直是环保领域一大难题,随着环保意识的增强和法规的越来越严格,柴油发动机的排放控制技术也越来越重要。
本文将探讨柴油发动机排放控制技术现状及发展趋势。
一、柴油发动机排放标准柴油发动机的排放标准由欧洲、美国、日本、中国等国家和地区制定的指标。
目前,欧洲最新的排放标准为欧洲六标准,美国则是EPA2010标准,日本则为2010年排放基准。
在中国,GB3847-2018标准是柴油发动机排放检测的基本指引。
二、柴油发动机排放控制技术现状1、机械控制技术过去,机械控制技术是主要的排放控制技术。
它主要通过调整喷油泵、喷油器等元件的结构和参数,来控制柴油发动机的进、排气等参数。
虽然机械控制技术成本低,但是其对发动机的控制精度和稳定性较低。
2、电控技术电子控制技术是当前主流的柴油发动机控制技术,它可以通过对发动机的电控系统进行优化和调整,精确控制燃油的喷射、进、排气等参数,使发动机能够更加高效、环保地工作。
此外,电控技术还能够帮助发动机实现自检、故障诊断等功能。
不过电控技术成本较高,需要高端的扫描仪等设备进行调整和维护。
3、高低压共轨技术高低压共轨技术是一种先进的柴油发动机控制技术,它通过将高压油路和低压油路分离,使得柴油发动机的燃油控制精度和稳定性更高。
此外高低压共轨技术还能够提升燃油的利用率、减少燃油损耗等效果,在欧洲和日本等发达国家得到了广泛的应用。
但与此同时,高低压共轨技术的维护和维修成本也更高。
三、柴油发动机排放控制技术发展趋势1、尾气后处理技术尾气后处理技术是一种较为成熟的柴油发动机排放控制技术,它通过对柴油发动机的尾气进行进一步加工,使排放物质的含量降低到规定标准以下。
目前尾气后处理技术主要包括SCR、DPF、DOC等技术。
在未来,尾气后处理技术将成为柴油发动机环保处理的主要方向。
《高海拔高寒环境对金属矿山机械设备性能的影响研究》篇一一、引言随着矿产资源的不断开发,金属矿山机械设备在各种复杂环境下的运行需求日益增加。
尤其在高海拔高寒环境,机械设备的性能面临着严峻的挑战。
本文旨在研究高海拔高寒环境对金属矿山机械设备性能的影响,为提高设备性能和延长使用寿命提供理论依据。
二、高海拔高寒环境的特殊性高海拔高寒环境具有低氧、低温、强紫外线等特点,这些环境因素对金属矿山机械设备的正常运行和性能产生显著影响。
低氧环境可能导致设备动力系统性能下降,低温环境则可能引起设备润滑油粘度增加、液压系统压力不稳定等问题。
此外,强紫外线还可能加速设备材料的老化和腐蚀。
三、高海拔高寒环境对金属矿山机械设备性能的影响(一)动力系统在高海拔地区,空气稀薄导致氧气含量降低,这会对柴油机等动力系统的燃烧过程产生负面影响,进而影响设备的功率输出和运行效率。
此外,低温环境下润滑油的粘度增加,也可能导致设备运行不畅。
(二)液压系统高寒环境下的低温可能导致液压系统中的液压油粘度增加,从而影响液压系统的压力稳定性和传动效率。
此外,低温还可能导致液压元件的密封性能下降,进而引发液压系统泄漏等问题。
(三)材料腐蚀与老化强紫外线和高寒环境会加速金属矿山机械设备材料的腐蚀和老化过程。
长期暴露在这些环境下,设备材料可能发生氧化、龟裂等现象,导致设备性能下降和寿命缩短。
四、应对措施与建议针对高海拔高寒环境对金属矿山机械设备性能的影响,本文提出以下应对措施与建议:(一)优化动力系统设计针对低氧环境,可考虑采用更加适应低氧环境的动力系统设计,如提高柴油机的压缩比、改进燃烧室结构等。
此外,还可采用先进的技术手段来提高设备的功率输出和运行效率。
(二)加强液压系统的维护保养在液压系统中使用具有较低粘度的液压油,并定期更换液压油和滤清器。
同时,加强液压系统的密封性能检查和维护,确保液压系统的稳定性和传动效率。
(三)提高设备材料的耐候性能选用具有较高耐候性能的材料制造设备,如采用耐腐蚀、抗老化的合金材料等。
2135柴油机燃烧优化的开题报告一、研究背景目前,柴油机广泛应用于各种交通工具和工业设备中。
作为内燃机的一种,柴油机具有不同于汽油发动机的独特优势,如高效率、大扭矩和长寿命等。
但是,随着对环境和健康的关注不断增加,减少柴油机排放成为了当代科学和技术的重要发展方向。
柴油机燃烧优化作为一种有效的手段,已成为减少柴油机排放的重要途径之一。
二、研究目的本文的主要目的是探究柴油机燃烧优化的方法及技术,以改善其燃烧效率和降低排放。
具体目标如下:1.分析柴油机燃烧过程中的关键环节和影响因素。
2.研究柴油机燃烧优化的技术方法,包括燃烧室设计、燃油系统改进和进气系统优化等方面。
3.评估不同柴油机燃烧优化技术对排放性能的影响。
三、研究内容和步骤1. 柴油机燃烧过程分析柴油机燃烧过程是一个复杂的过程,涉及到燃油雾化、燃烧室内混合、点火延迟、扩散燃烧和喷油量等多个关键因素。
在本文中,将分析这些关键因素对柴油机燃烧的影响,为后续的燃烧优化方法提供基础。
2. 柴油机燃烧优化技术基于柴油机燃烧过程的分析,我们将探究不同的燃烧优化技术方法,包括燃烧室设计、燃油系统改进和进气系统优化等方面。
研究这些方法将有助于改善柴油机的燃烧效率和减少排放。
3.柴油机排放性能评估为了评估不同柴油机燃烧优化技术对排放性能的影响,将进行实验测试。
我们将使用标准化测试方法来测量不同柴油机的排放性能,从而评估燃烧优化技术的实际效果。
四、预期成果本文的预期成果如下:1.对柴油机燃烧过程的分析,深入探究其关键因素和影响因素。
2.提出多种柴油机燃烧优化技术,包括燃烧室设计、燃油系统改进和进气系统优化等方面。
3.实验证明所提出的柴油机燃烧优化技术对排放性能的实际效果。
四、研究意义本研究对于推进柴油机燃烧优化技术的发展具有重要意义。
通过深入分析柴油机燃烧过程,提出多种燃烧优化技术,评估不同技术的实际效果,可以为降低柴油机排放,推进节能环保等方面做出重要的贡献。
同时,研究结果也可以为相关学科的进一步深入研究提供参考。
国内外柴油机发展现状国内外柴油机技术的现状与发展导读:就爱阅读网友为您分享以下“国内外柴油机技术的现状与发展”资讯,希望对您有所帮助,感谢您对 的支持!国内外柴油机技术的现状与发展1882年德国人狄赛尔(Rudolf Diesel)提出了柴油机工作原理,1896年制成了第一台四冲程柴油机。
一百多年来,柴油机技术得以全面的发展,应用领域起来越广泛。
大量研究成果表明,柴油机是目前被产业化应用的各种动力机械中热效率最高、能量利用率最好、最节能的机型。
装备了最先进技术的柴油机,升功率可达到30~50kWh/L,扭矩储备系数可达到0.35以上,最低燃油耗可达到198g/kWh,标定功率油耗可达到204g/kWh;柴油机被广泛应用于船舶动力、发电、灌溉、车辆动力等广阔的领域,尤其在车用动力方面的优势最为明显。
全球车用动力”柴油化”趋势业已形成。
在美国、日本以及欧洲100%的重型汽车使用柴油机为动力。
在欧洲,90%的商用车及33%的轿车为柴油车。
在美国,90%的商用车为柴油车。
在日本,38%的商用车为柴油车,9.2%的轿车为柴油车。
据专家预测,在今后20年,甚至更长的时间内柴油机将成为世界车用动力的主流。
世界汽车工业发达国家政府对柴油机发展也给予了高度重视,从税收、燃料供应等方面采取措施促进柴油机的普及与发展。
一、国外柴油机技术的现状与发展现代的调整高性能柴油机由于热效率比汽油机高、污染物排放比汽油机少,作为汽车动力应用日益广泛。
西欧国家不但载货汽车和客车使用柴油发动机,而且轿车采用柴油机的比例也相当大。
最近,美国联邦政府能源部和以美国三大汽车公司为代表的美国汽车研究所理事会正在开发新一代经济型轿车同样将柴油机作为动力配置。
经过多年的研究、大量新技术的应用,柴油机最大的问题烟度和噪声取得重大突破,达到了汽油机的水平。
下面是国外柴油机应用的一些先进技术:(一)共轨与四气门技术国外柴油机目前一般采用共轨新技术、四气门技术和涡轮增压中冷技术相结合,使发动机在性能和排放限值方面取得较好的成效,能满足欧3排放限值法规的要求。
国内外船用中高速柴油机产业现状和发展动态姜春明 讲师 华东船舶工业学院[212003]肖 民 女 博士/副教授 华东船舶工业学院[212003]姚寿广 博士/教授 华东船舶工业学院[212003]甘霏斐 硕士生 华东船舶工业学院[212003]摘 要 未来10~15年,中高速柴油机仍将是大中型舰船、中型民船主机、辅机和高速艇的主要动力。
与船用低速机不同,中、高速柴油机机型分布很分散,这就给我国船用中高速柴油机的发展带来了很多困难。
本文较全面地分析了国内外船用中高速柴油机产业现状和发展动态,为我国船用中高速柴油机的发展提供参考依据。
关键词 船舶 中高速柴油机中图分类号 U664.1210 引 言二十世纪50年代以来,柴油机因其功率范围大、效率高、能耗低,在各型民用船舶和中小型舰艇推进装置中确立了其主导地位。
新材料、新工艺、新技术的不断开发使用,为柴油机注入了新的活力,使其在动力机械,尤其在船舶动力方面依然发挥着无法替代的作用。
据统计,在2000吨以上的船舶中,柴油机作为动力的超过95%,预计这一情况仍将持续下去[1]。
船用中速柴油机主要用作大中型舰船和中型民船的主机和部分辅机。
在目前船用柴油机产品中,它的总功率最大,市场竞争也最激烈[2]。
在机动船覆盖的范围内,高速柴油机主要用作快速船的推进装置。
高速柴油机和中速柴油机一样,近期在大多数主要生产厂家得以提高质量和增大功率。
尽管高速柴油机面临着燃气轮机的有力挑战,但其动力性、经济性、可靠性、排放性能和重量轻、结构紧凑的优势将会保证其继续被高速艇所选用[3]。
中国船舶工业在经历了改革开放后20多年的发展,现已成为世界第三造船大国,造船产量连年上升,船用柴油主机的需求量也不断增加。
中国的船用柴油主机市场已为众多造机厂家所关注[4]。
与船用低速机不同,中、高速柴油机机型分布显得很分散[5],这就给我国船用中高速柴油机的发展带来了很多困难。
为了解决我国船用中高速柴油机发展中存在的实际问题,本文较全面地分析了国内外船用中高速柴油机产业现状和发展趋势,为我国船用中高速柴油机的发展提供参考依据。
内燃机与配件0引言我国青藏高原面积达230[1]万km 2,柴油机在高海拔工况下会出现燃烧恶化,体现在结果上会产生动力不足、炭烟颗粒增多[2-4]、热负荷过大[5-6]、经济性减弱等问题。
由于西方国家高原海拔普遍较低,柴油机高海拔适应性研究较少,相应高海拔柴油机燃烧优化研究较少,研究也主要集中于高原排放和替代燃料等技术为提升柴油机高海拔燃烧性能。
总的来说,高海拔柴油机燃烧优化研究主要从燃料、喷油、冷却、增压、燃烧方式和燃烧室结构优化等几个方面进行。
1燃料优化替代燃料在高原条件下除了解决燃料不足条件下应急问题,还可以实现燃烧优化。
柴油机主要代用燃料有复合燃料、二甲醚和天然气等,复合燃料由航空煤油,煤基燃料、生物柴油与柴油不同比例混合。
Benjumea P.[7]通过研究确定:在柴油机工作过程中,燃油使用纯棕榈油与燃油使用柴油相比较更有助于缩短滞燃期,随海拔升高,燃烧持续期变化幅度更大,有效热效率得到明显提升。
葛蕴珊[8]通过研究确定:高海拔条件下,燃油使用大豆油的情况下会造成始燃点提前并且预混合比例下降。
王欣[9]试验对比柴油机燃烧柴油与生物柴油,结果发现生物柴油预混燃烧放热始点较早但放热率峰值低于柴油。
李若亭[10]针对高原环境下柴油机燃烧恶化的问题,分析了硝酸异辛脂(EHN )的分解途径,通过化学反应动力学分析揭示了EHN 添加剂改善柴油机燃烧的机理。
通过台架试验的方法,利用单缸机进行研究满负荷工况下:进气压力为68kPa 、转速为1400r/min 条件下EHN 添加剂对高原条件下柴油机燃烧特性的影响。
结果表明:添加EHN 能够促进正庚烷反应中自由基OH ,H ,HO 2和H 2O 2的出现,加速分解正庚烷,缩短着火滞燃期;在低压进气条件下,随着EHN 添加剂含量的增加,柴油机运行过程中放热率曲线前移、缸内压力峰值略有下移,柴油机扭矩明显增强,柴油机燃烧性能有较大改善。
董素荣[11]等基于柴油机高海拔燃烧与排放特性模拟试验台,开展了不同海拔下煤基复合燃料(67%-35#柴油,33%煤基含氧燃料)柴油机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T降,滞燃期延长,碳烟排放增加,海拔2500m 标定工况下碳烟排放比平原增加28.9%。
与燃用柴油相比较,相同海拔,煤基复合燃料柴油机滞燃期延长,燃烧持续期缩短,碳烟排放减少,且海拔越高碳烟排放降低幅度越大。
高海拔条件下煤基复合燃料柴油机进行燃烧过程数值模拟发现,5500m 海拔下,煤基复合燃料碳烟排放明显降低。
沈颖刚[12]通过在高原地区进行柴油机生物柴油与柴油不同掺混比的混合燃料的台架试验。
根据其掺混比及物理特性计算出当量燃油消耗率,分析了柴油机混合燃料的有效热效率和负荷特性。
结果表明,高原条件下柴油中添加体积比为10~30%的生物柴油,经济性明显改善。
王志民[13]基于低压氧弹模拟高原环境进行燃料燃烧试验,研究了在缺氧工况下3种含氧添加剂的助燃性能。
提出采用实际每克柴油放热量Qm 来评价添加剂的作用。
结果表明,在缺氧条件下,3种含氧添加剂对0#柴油的燃烧均有不同程度的促进作用。
且添加剂中氧含量占比越高,其助燃效果越好;在一定限制范围,随着添加量增加,助燃效果明显增强。
2喷油系统高原条件下,进气条件发生变化,为优化柴油机燃烧,喷油系统需要进行相应的调整。
国内外学者针对喷油正时、压力,油粒直径和控制策略等方面进行了优化研究。
王雪丰[14]通过供油提前角的调整控制燃烧始点,以此来调节NOx 的排放。
通过改进燃烧室结构、减小压缩余隙等方式改善燃烧空间并优化喷油效果,实现燃烧室结构更合理、对于燃烧室利用率更高、油气混合效果更好,有利于燃料高效燃烧,减少碳烟等物质的排放,改善排放性能,提升柴油机的燃烧性能。
沈海涛[15]基于单因素控制方法分析发动机进气参数与喷油参数对油气混合、燃料燃烧、污染物排放等的影响。
得出主喷定时是影响燃油消耗率的主要因素;喷油压力是影响碳烟排放的主要因素。
廖建彬[16]以4190ZL 型船用中速柴油机为例,利用CFD 软件FIRE 对其喷油器在不同喷孔直径下的喷射雾化和燃烧过程进行数值模拟,得到燃油雾化特性和燃烧过程的数据,并分析其对柴油机NOx 和碳烟排放的影响。
王媛[17]研究了喷油策略对发动机燃烧性能的影响,以一次预喷与主喷相结合的方式进行燃烧模拟。
得出高温高压时预喷时刻要短,主喷时刻较晚可以将缸温、缸压及污高海拔柴油机燃烧优化研究现状及发展趋势马家明①;杨春浩②;张众杰①;任露①(①陆军军事交通学院学员五大队研究生队,天津300161;②海军工程大学动力工程学院,武汉430033)摘要:高海拔柴油机燃烧优化研究可以提升其高海拔燃烧过程,提升柴油机高海拔性能,对于国防建设具有重要意义。
本文从多个方面综述了柴油机高海拔燃烧优化现状,提出了柴油机高原燃烧特性优化技术。
关键词:柴油机;燃烧优化;燃烧特性———————————————————————作者简介:马家明(1994-),男,安徽马鞍山人,五大队学员,硕士,研究方向为军用动力机械环境适应性。
·58·DOI:10.19475/ki.issn1674-957x.2019.05.023Interna l Combustion Engine&Parts染物排放控制在较低水平。
刘高[18]针对二级增压柴油机NOx排放升高,采用EGR 的方式可减少NOx排放,并通过EGR和喷油控制策略协同控制,能够改善柴油机的燃油经济性和排放性,达到低油耗率和低排放量的目标。
3冷却系统高海拔条件下,空气密度降低,柴油机散热条件发生变化,燃烧过程发生变化,柴油机的热平衡性能大幅变化,相同工况下热负荷增加。
刘楠[19]等研究人员进行了高海拔条件下柴油机热平衡模拟试验整个系统的设计与开发,该系统可实时对发动机冷却液温度与流量进行控制。
周磊[20]设计了柴油机高海拔(低气压)大气模拟试验系统,运用其展开了不同海拔条件下柴油机基于冷却液温度的燃烧过程与性能试验,通过分析冷却液温度对燃烧过程的影响。
结果表明:将冷却液控制在一定温度,放热率峰值、缸压峰值及平均指示压力均随海拔的上升而下降,缸温峰值却有所增加。
许翔[21]通过内燃机高海拔(低气压)大气模拟试验系统平台,研究分析大气压力与冷却液温度对内燃机燃烧性能和燃烧特性的影响。
结果表明:随着进气压力降低,柴油机最高燃烧压力下降,缸内平均温度大幅升高,燃烧始点推迟且持续期延长,后燃严重,燃烧过程未能及时释放热量,动力性能和燃料经济性下降明显;伴随冷却液温度的提升,燃烧始点有所提前且燃烧持续期略有延长,最高燃烧压力增大,柴油机燃烧重心略微前移,燃烧放热率随之减小;并且随着大气压力的降低发动机冷却液的温度对柴油机燃烧过程的影响越明显。
高海拔条件下,提高柴油机冷却液工作温度,可以明显减少冷却液散热量,提高柴油机的热-功转换效率,显著改善柴油机的高原动力性和经济性,同时柴油机热负荷升高幅度并不大。
4增压系统增压是提升柴油机高海拔性能的重要技术之一,通过增压系统优化燃烧。
董素荣[22-23]通过可调二级增压柴油机高海拔燃烧与性能模拟试验,研究了不同海拔条件下二级增压器与柴油机的匹配特性、柴油机燃烧特性和动力经济性能随可调二级增压系统调节参数(VGT叶片开度)的变化规律。
结果表明:不同海拔下,可变截面的涡轮增压器VGT叶片开度对增压器高压级特性参数影响较大,而对增压器低压级特性参数影响较小;随VGT叶片开度减小,柴油机进气流量增大,联合运行线向阻塞线方向移动,缸压峰值和瞬时放热率峰值增大,预混燃烧的瞬时放热率峰值减小,滞燃期缩短,燃烧重心向上止点方向偏移;通过高海拔模拟试验研究了VGT二级可调增压柴油机不同海拔的燃烧特性。
结果表明,随着海拔的升高,二级可调增压柴油机的滞燃期延长,速燃期放热率增大,但缓燃期放热率和累计放热量均减小,放热率重心向上止点偏移,缸内平均指示压力下降。
与普通增压柴油机比较,二级可调的增压柴油机在高海拔条件下的燃烧状况得到明显改善。
邹泽宇[24-25]在一台电控高压共轨重型柴油机上,基于高压冷却废气再循环(EGR),对比研究了WGT、VGT、WGT-FGT和VGT-FGT四种涡轮增压器增压方式对柴油机燃烧性能的影响。
5燃烧室结构优化不同结构燃烧室对缸内燃烧情况有很大影响。
王耀辉[26]利用模拟手段进行了燃烧室结构匹配进气系统对燃烧和排放的优化研究,通过燃烧室结构匹配涡流比对缸内油气混合的改善作用以及米勒循环和EGR对缸内温度的降低作用来减少排放物生成。
胡启坤[27]通过将4190型柴油机中喷油系统的机械式喷油泵替换成电控组合泵后,选择不同类型的燃烧室进行匹配,实现喷油压力增大的同时并维持良好的燃烧质量。
沈颖刚[28]等人使用CFD软件进行模拟研究燃烧室内结构对发动机性能的影响;结果发现:在保持压缩比不变的情况下,选用大径深比的燃烧室,燃烧后期逆挤流较弱,根据高原地区大气压力较低,这样的燃烧室设计,有助于进气均匀分布,改善燃烧效率。
6总结①高海拔柴油机燃烧优化可从多个方面进行,在高压共轨燃油系统与增压系统应用日趋普遍的条件下,喷油与增压两方面具有更大提升空间。
②平原高原环境差异导致柴油机热平衡性能必定发生变化,基于冷却系统的燃烧优化仍然很重要。
③燃烧室结构优化对于发动机结构改变将产生较大成本,目前主要将在仿真中进行,当技术较为成熟的前提下开展燃烧室结构优化可以直接优化燃烧。
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