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喷油策略对柴油机燃用正丁醇、聚甲氧基二甲醚、柴油混合燃料燃烧和排放特性的影响

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内燃机工程 2023年第2期44卷 8-16页

作者：段旭东曾东建袁慧彬潘锁柱韩伟强四川职业技术学院汽车技术学院遂宁629000 西华大学流体及动力机械教育部重点实验室成都610039

以柴油(B0)为基础燃料,分别配制掺混体积比20%的正丁醇(B20)及掺混体积比20%的正丁醇+20%的聚甲氧基二甲醚(polyoxymethylene dimethyl ethers,PODE)(BP20)的混合燃料。对比研究不同喷油策略下柴油机燃用B0、B20、BP20的燃烧和排放特性... 详细信息

以柴油(B0)为基础燃料,分别配制掺混体积比20%的正丁醇(B20)及掺混体积比20%的正丁醇+20%的聚甲氧基二甲醚(polyoxymethylene dimethyl ethers,PODE)(BP20)的混合燃料。对比研究不同喷油策略下柴油机燃用B0、B20、BP20的燃烧和排放特性。结果表明:单次喷射策略下,随喷油定时的延迟,燃用B0、B20、BP20时的放热率先升高后降低,氮氧化物(nitrogen oxides,NO_(x))排放减少,碳氢化合物(hydrocarbon,HC)和CO排放增加,燃用B0、BP20的颗粒物总质量浓度先增加后减小,燃用B0、B20、BP20的颗粒物几何平均直径(geometric mean diameter,GMD)先增加后减少。两次喷射策略下,随预喷定时的延迟,NO_(x)排放增加,HC和CO排放减少,颗粒物总质量浓度和GMD增加。柴油中加入正丁醇后,NO_(x)排放降低,HC和CO排放增加,颗粒物总质量浓度和GMD减小。正丁醇/柴油燃料添加PODE后HC和CO排放降低,但NO_(x)排放、颗粒物总质量浓度和GMD略微增加。

关键词：柴油机含氧燃料喷油策略气体排放颗粒物排放

喷油策略对甲醇/PODEn双燃料压燃燃烧特性的影响

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汽车安全与节能学报 2023年第4期14卷 513-520页

作者：张鼎成张光德陈书郅武汉科技大学汽车与交通工程学院武汉430081 上海交通大学动力机械与工程教育部重点试验室上海200030

为提高直喷柴油发动机的缸内燃烧效率,降低污染物的排放,研究了不同喷油策略下的甲醇/PODEn混合燃料燃烧、排放特性。基于计算流体动力学(CFD)和仿真分析软件Converge,对某款预混压燃燃烧(PCCI)的直喷柴油发动机进行三维建模;在发动机... 详细信息

为提高直喷柴油发动机的缸内燃烧效率,降低污染物的排放,研究了不同喷油策略下的甲醇/PODEn混合燃料燃烧、排放特性。基于计算流体动力学(CFD)和仿真分析软件Converge,对某款预混压燃燃烧(PCCI)的直喷柴油发动机进行三维建模;在发动机转速为1200 r/min,在进气压力100kPa、进气温度340.6 K的低负荷初始工况下,进行了仿真计算。结果表明:采用单次喷油时,提前喷油能够大幅提升缸压峰值和比放热峰值,使燃油利用率增加,且主要污染物显著减少;但过早喷油,反应速率加快,污染排放增多。采用2次喷油时,随着预喷时刻的提前,预喷、主喷的正时间隔变长,缸压曲线变化不大;比放热曲线出现2个峰值,峰值略微降低,且喷射时刻(曲轴转角,CA)提前;与各自的质量排放峰值比较,碳烟(Soot)、氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)的质量排放,分别降低了6.89%、5.41%、23.31%;优化后的预喷、主喷的CA为-27°、-22°。

关键词：直喷柴油发动机预混压燃燃烧(PCCI) 甲醇/PODEn双燃料喷油策略燃烧排放特性燃油利用率

混动发动机在不同水温下的喷油控制策略影响试验研究

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汽车工程 2022年第9期44卷 1394-1399,1409页

作者：闫博文马天宇蒲运平胡铁刚邓伟蒋平聂相虹重庆长安汽车股份有限公司动力研究院重庆400000

基于一台长安1.5TGDI直喷混动专用发动机研究了不同水温条件下喷油策略对性能的影响,结果表明:1000 r/min工况下,多次喷射可在30℃低水温下相比单次喷射实现更低油耗和碳烟排放,优势区域拓展至0.5 MPa BMEP以下,随着水温升高至50℃以上... 详细信息

基于一台长安1.5TGDI直喷混动专用发动机研究了不同水温条件下喷油策略对性能的影响,结果表明:1000 r/min工况下,多次喷射可在30℃低水温下相比单次喷射实现更低油耗和碳烟排放,优势区域拓展至0.5 MPa BMEP以下,随着水温升高至50℃以上时,其主要在0.7 MPa BMEP以上的中高负荷工况具有更低油耗,碳烟排放则相比逐渐变差;2000和3000 r/min工况下,多次喷射仅在中高负荷油耗更低,且随着水温和转速增加优势逐渐减小,此外单次喷射的PN排放在中低负荷下与多次喷射相当或更优,但随着转速和负荷增加相比明显变差。由此在30℃低水温下,2000和3000 r/min可分别选取0.8和1.0 MPa BMEP以上负荷区域采用多次喷射,随着水温升高至50℃以上,可逐渐提升至1.0和1.3 MPa BMEP以上区域。

关键词：混动专用发动机喷油策略水温油耗碳烟排放

转速拓展下喷油策略对柴油机低负荷预混燃烧的影响

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上海交通大学学报 2023年第8期57卷 1055-1066页

作者：范超鹿盈盈刘一泽南京工业大学机械与动力工程学院南京211816 天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室天津300072

利用试验结合数值模拟的手段研究重型柴油机低负荷转速拓展下,多次喷油策略对预混充量压燃(PCCI)燃烧的影响,得出重型柴油机低负荷喷雾燃烧的普适优化方向:喷油定时应与燃烧室形状配合,使油、气、室三者结合,最大程度地利用燃烧室的形... 详细信息

利用试验结合数值模拟的手段研究重型柴油机低负荷转速拓展下,多次喷油策略对预混充量压燃(PCCI)燃烧的影响,得出重型柴油机低负荷喷雾燃烧的普适优化方向:喷油定时应与燃烧室形状配合,使油、气、室三者结合,最大程度地利用燃烧室的形状优势;转速升高后采用多次喷油策略能够克服喷油持续期延长带来的喷油速率降低、油气混合程度降低等缺陷.优化喷油策略后,低转速单次喷油工况下NO x排放量降低38%,碳烟排放量降低1个数量级,指示热效率提高8.66%;中转速单次喷油工况下,在指示热效率保持不变的情况下NO x排放量降低59.3%,碳烟排放量降低70%;高转速单次喷油工况下,指示热效率和NO x排放量略有升高,碳烟排放量显著降低.此外,研究发现,随着转速的提升,多次喷油策略对指示热效率与排放量的影响逐渐增强,多次喷油策略的优化效果相对低转速时更加明显.

关键词：内燃机转速拓展喷油策略预混充量压燃燃烧排放指示热效率

喷油策略对双燃料发动机缸内流动及燃烧过程影响的模拟分析

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喷油策略对双燃料发动机缸内流动及燃烧过程影响的模拟分析

作者：徐可吉林大学

学位级别：硕士

面对能源危机与环境污染的双重考验,内燃机技术一直在不断的突破创新。柴油引燃的天然气发动机因其具有高效、清洁的特点备受人们关注,但其也有低负荷排放高、热效率低以及高替代率碳氢排放高等问题亟待解决。研究表明,喷油策略的不同... 详细信息

面对能源危机与环境污染的双重考验,内燃机技术一直在不断的突破创新。柴油引燃的天然气发动机因其具有高效、清洁的特点备受人们关注,但其也有低负荷排放高、热效率低以及高替代率碳氢排放高等问题亟待解决。研究表明,喷油策略的不同会直接影响缸内流动,进而影响发动机动力性、经济性等。本文通过模拟研究的手段,在A25工况下,保持柴油总能量不变,探究一次喷射与二次喷射对缸内流动及燃烧过程的不同影响。之后在二次喷射的基础上改变喷油策略(喷射时刻、天然气替代率、两次喷油百分比等)进一步探究其对缸内流动及燃烧过程的影响。首先,进行喷油时刻为35-10°CA BTDC和其对应的单次喷射情况下,缸内流动与燃烧过程的对比分析。结果表明:二次喷射情况下,喷油间隔较大时柴油是分两部分进行引燃的,两处燃烧模式不同,靠燃烧室外围部分柴油与单次喷射时刻为35°CA BTDC类似,均为局部区域均质压燃,而喷油处附近则与单次喷射为10°CA BTDC喷射类似,引燃模式为柴油的预混扩散燃烧,引燃模式的不同造成燃烧速度的差异,放热率线形会出现较大变化。二次喷射的燃烧始点与燃烧重心均处于其对应的一次喷射之间。二次喷射还可以降低湍动能耗散速度,燃烧时湍流强度得以提高。之后,在二次喷射的基础上,对喷油时刻、两次喷油质量比、天然气替代率及喷油压力进行单一变量模拟研究,结果表明:两次喷油时刻的提前在一定范围内均可以提高缸压放热率及燃烧效率,也会使燃烧开始位置外移。湍动能峰值有所提高,燃料化学滞燃期增加,燃料混合更为充分,柴油的着火模式随之逐渐发生变化,总体燃烧速度得到提升,放热率由多峰向单峰转变。但过于提前的第二次喷油也会使燃烧重心提前至上止点前,增加了压缩负功。二次喷射时,第一次及第二次喷射的柴油分别对燃烧始点和燃烧速度有较大影响。随着第一次喷油质量比的增加,燃烧开始位置外移,引燃点增多,燃烧速度得到提升。这也使得燃烧始点及燃烧重心总体呈前移趋势,缸压放热率逐渐增加,燃烧效率略有增加。但过高的第一次喷油质量比会使燃烧相位过于提前,出现压缩负功。随着天然气替代率的增加,燃烧开始时燃烧位置向内移动。燃烧始点及燃烧重心向后推迟,缸压及放热率均逐渐降低。同时柴油浓度降低,缸内湍流强度也降低,燃烧速度降低,导致燃烧效率下降。随着喷油压力增加,柴油喷出速度提高有利于柴油向燃烧室底部扩散。但由于喷油量较低,喷油压力的增加并不能很大程度上改变柴油浓度分布与湍流强度,燃烧速度增长不大,因此其对燃烧效果促进效果并不明显。综上,对比单次喷射,采用二次喷射既增加了燃料的化学滞燃期,使燃料混合更为充分,改善了柴油着火模式,也可以保证燃烧时湍动能不会很低,同时还有效防止了压缩负功的产生,故二次喷射时燃烧效果更好。在两次喷射基础上可以通过调整第二次喷油时刻,控制燃烧始点,使燃烧在适当时刻进行,同时适当的提前第一次喷油时刻,增加第一次喷油质量比,降低天然气替代率,增加喷油压力均可提高燃烧速度,优化燃烧过程。

关键词：柴油/天然气双燃料发动机二次喷射流场燃烧过程喷油策略数值模拟

喷油策略对甲醇/二甲醚RCCI发动机燃烧与排放特性影响的数值研究

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喷油策略对甲醇/二甲醚RCCI发动机燃烧与排放特性影响的数值研究

作者：宗春蕾大连交通大学

学位级别：硕士

构建资源节约型、环境友好型社会已是我国的长期发展目标,在此背景下内燃机面临着节能、减排的巨大挑战。替代燃料与先进反应活性控制压燃(RCCI)方式的结合为解决传统内燃机问题提供了可能。但RCCI发动机的应用仍存在一些问题,尤其是低... 详细信息

构建资源节约型、环境友好型社会已是我国的长期发展目标,在此背景下内燃机面临着节能、减排的巨大挑战。替代燃料与先进反应活性控制压燃(RCCI)方式的结合为解决传统内燃机问题提供了可能。但RCCI发动机的应用仍存在一些问题,尤其是低负荷时易发生不完全燃烧的问题。本文以甲醇、二甲醚为燃料构建反应活性控制压燃(RCCI)燃烧模式,利用KIVA-3V程序,通过数值模拟研究了喷油策略对低负荷工况下甲醇/二甲醚RCCI发动机燃烧与排放特性的影响规律,阐明实现甲醇/二甲醚RCCI发动机清洁燃烧的喷油机制。首先,本文对比分析了甲醇/二甲醚RCCI发动机单直喷与双直喷策略下的燃烧与排放特性。相比于单直喷,双直喷的两次喷油能够改善高活性二甲醚分布,使活塞碗与近壁面的预混甲醇燃料充分燃烧,等效指示燃油消耗率(EISFC)降低0.79-5.65 g/k Wh,同时有效降低发动机的HC、CO和NO排放。随后,探究了不同初始温度、初始压力以及预混比对双直喷甲醇/二甲醚RCCI发动机燃烧与排放特性的影响。当进气压力为1.2 bar,进气温度为390 K以及甲醇预混比为65%时,能够保证发动机高效、清洁燃烧。此时,发动机的EISFC为162.1 g/k Wh,NO低于0.4 g/k Wh。最后,针对双直喷策略下预喷与主喷的喷油时刻和喷油比例对发动机燃烧与排放特性的影响进行了研究。预喷喷油时刻对燃烧特性的影响更为显著,较早的预喷时刻与较大的预喷比例,能够使缸内燃烧效率较高。当预喷时刻为-90°CA ATDC、主喷时刻为-10°CA ATDC时,配合7:3的预喷与主喷的比例能够实现发动机EISFC为160.5 g/k Wh,以及NO的近零排放。

关键词：二甲醚甲醇反应活性控制压燃发动机预混比喷油策略

喷油策略对伞喷柴油机工作过程影响的数值模拟研究

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内燃机学报 2007年第4期25卷 304-310页

作者：冯圆帅石金王志安新亮王建昕侯德洋李剑钊清华大学汽车安全与节能国家重点实验室北京100084 大连数通技术有限公司辽宁大连116025

对一种新型柴油机喷嘴进行了可视化试验与模拟计算。应用三维CFD(Computational Fluid Dynamic)软件模拟了两种喷雾形式下不同喷油参数对柴油机混合气形成、燃烧及排放的影响,得到了最佳的喷油策略。结果表明,相对于复合喷雾,伞形喷雾... 详细信息

对一种新型柴油机喷嘴进行了可视化试验与模拟计算。应用三维CFD(Computational Fluid Dynamic)软件模拟了两种喷雾形式下不同喷油参数对柴油机混合气形成、燃烧及排放的影响,得到了最佳的喷油策略。结果表明,相对于复合喷雾,伞形喷雾在混合气形成方面存在一定的优势,对燃烧和排放有较大改善;混和气形成较好,燃烧效率高,指示油耗较低,碳烟二次氧化迅速。并且伞形喷雾中,采用小的索特平均直径,高的喷射速度,能够使发动机性能得到较大地改善。

关键词：伞喷喷油策略 CFD 优化设计

喷油策略对离子电流信号与HCCI燃烧相位相关性的影响

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内燃机学报 2013年第1期31卷 31-37页

作者：曹银波张志永白云胡宗杰李理光同济大学汽车学院上海200092

在一台进气辅助加热的缸内直喷HCCI汽油机上,研究了喷油策略对HCCI燃烧离子电流信号与HCCI燃烧相位之间相关性的影响.结果表明:喷油时刻推迟时,缸压和离子电流峰值均减小,燃烧和离子电流特征值相位亦推后;喷油量增加时,缸压和离子电流... 详细信息

在一台进气辅助加热的缸内直喷HCCI汽油机上,研究了喷油策略对HCCI燃烧离子电流信号与HCCI燃烧相位之间相关性的影响.结果表明:喷油时刻推迟时,缸压和离子电流峰值均减小,燃烧和离子电流特征值相位亦推后;喷油量增加时,缸压和离子电流峰值增大,燃烧和离子电流特征值相位提前;最大燃烧放热率时的曲轴转角dQmax与离子电流差分最小值相位dImin的相关性最高,50%累积放热量对应的曲轴转角CA50与离子电流信号最小值相位Imin次之,10%累积放热量对应的曲轴转角CA10与离子电流起始点相位Ist最低,即使在爆震燃烧发生时,dQmax与dImin依然具有较高的相关性;喷油时刻对离子电流与燃烧相位的相关性影响不大;与二次喷油量相比,首次喷油量的调整对离子电流与燃烧相位的相关性影响更加明显;可通过调整首次喷油量进行基于离子电流的HCCI燃烧相位的闭环控制.

关键词：喷油策略离子电流燃烧相位首次喷油闭环控制

基于CFD软件探究喷油策略对乳化油燃烧性能影响

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舰船科学技术 2022年第11期44卷 100-104页

作者：王军陈静升侯宇林小龙陈浩马李琛江苏科技大学能源与动力学院江苏镇江212000

利用计算流体力学(CFD)软件AVL-FIRE对柴油机缸内燃烧过程进行三维数值模拟。研究不同喷油策略对乳化油燃烧放热率、缸内温度、压力、NO、碳烟等燃烧性能的影响。研究表明缸内压力随着喷油提前角减小而降低,喷油提前角为15°相对于5°... 详细信息

利用计算流体力学(CFD)软件AVL-FIRE对柴油机缸内燃烧过程进行三维数值模拟。研究不同喷油策略对乳化油燃烧放热率、缸内温度、压力、NO、碳烟等燃烧性能的影响。研究表明缸内压力随着喷油提前角减小而降低,喷油提前角为15°相对于5°时降低24%;在喷油提前角为10°时碳烟生成量达到最大值,随着提前角的增大或减小碳烟生成量都会下降;NO生成量随着喷油提前角的减小而降低,降低效果明显;主机指示功率随着喷油提前角的减小而降低,降低幅度较小。

关键词：提前角燃烧过程乳化油喷油策略