轨压与喷油提前角对柴油机NOx排放的影响研究

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柴油机预喷射策略对燃烧及排放影响的试验研究

柴油机预喷射策略对燃烧及排放影响的试验研究

柴油机预喷射策略对燃烧及排放影响的试验研究曹科;成晓北【摘要】用试验方法,研究一次预喷射和两次预喷射策略对柴油机燃烧及排放影响。

利用一台直列4缸、涡轮增压、高压共轨柴油机,在转速为1 500 r/min时,在中低负荷 (平均有效压力为0.86 MPa和0.43 MPa)下,测量了预喷油量m'和预喷射与主喷射的间隔角α、缸内压力p、燃烧放热率E',以及一氧化氮NO、碳氢化合物HC、一氧化碳CO和碳烟排放。

分析表明: α和m'都影响预喷和主喷的E',间隔角对于主喷滞燃期的的影响比预喷油量的影响更大。

采用一次预喷射策略时,合理地选择预喷射与主喷射的间隔角和预喷油量,可以降低NO和碳烟排放,并且不会对HC和CO排放造成明显恶化。

因此,采用两次预喷射策略可以促进燃油与空气的混合;两次预喷射之间的间隔角较小时,对改善排放的效果更好。

%The effects of one-pilot injection strategy and two-pilot injection strategy on combustion and emission are investigated in a four-cylinder, turbocharged, high pressure common-rail diesel engine. The pilot-main injection intervals, the pilot injection quantities, the diesel combustion pressures, the heat release rates, and the emissions of NO, HC, CO, and soot were measured. The results show that both pilot-main injection interval and pilot injection quantity strongly affect the pilot combustion heat release and the main combustion heat release, and that the effect of pilot-main injection interval on main combustion ignition delay is more evident than the effect of pilot injection quantity. The emission of NO and soot are reduced without obvious deterioration in HC and CO when choosing appropriate pilot-main injection interval and pilot injectionquantity under one-pilot injection strategy. Using two-pilot injection strategy enhances the mixing of fuel and air. The emission is more improved, when the two-pilot injection interval is less.【期刊名称】《汽车安全与节能学报》【年(卷),期】2013(000)004【总页数】6页(P379-384)【关键词】柴油机;预喷射策略;燃烧;排放;试验【作者】曹科;成晓北【作者单位】华中科技大学能源与动力工程学院,武汉 430074,中国;华中科技大学能源与动力工程学院,武汉 430074,中国【正文语种】中文【中图分类】U 461.91柴油机由于优异的燃油经济性,长期以来一直被用作卡车、公交车等大型车辆的动力源。

共轨燃油喷射系统用于降低船用柴油机NOx排放的研究

共轨燃油喷射系统用于降低船用柴油机NOx排放的研究
机中 N O 生成特 征与燃烧 产物的连续稀 释过程也
《 国际船舶防污染公约 》附则 Ⅵ中引入 了减少 和限 制船舶特定气体排放 物的规范 ,其 中规定 了安装 在船上 的柴油机 的氮 氧化物 最大 允许排放 限值 ,
同时规定 了实验循环 和加权系数 ,这就是 国际海 事组织 (MO) N I 的 O 规则 。
N O 的生成条件是高 温 、富氧 和充 裕 的反应
时问。柴油机的过量空气系数总是大于 1 ,急燃期 内主要是预混燃烧 ,燃烧 速率快 ,且发生在 上止 点附近 ,有较 长的焰后反应时 间和较高 的气体 温 度 ,因此 ,给 N O 的生成创造 了条件。 试验表明 , 与预混燃烧 的燃油量越多 ,N 参 O 生成 条件就越 充分 ,N 放量增加 。另外 ,还 O排 要考 虑缓燃期 和补燃期的影响 ,研究认 为 ,柴油
A src: h a n eeo met edo mi inrdcinaes de . h c nq e n dut n to b t tT es t a dd vlp n n f a te r t NO e s o eut r u i T et h iu s dajs t h d s o t d e a me me
wi o t C mmo al u l e t n S se h n R iF e Ijci y tm n o
HAN n q n To g u
( u e Istto uo bl E gneig H bihy n4 2 0 ) H b intue f tmo i n ier , u eS 出了比 1 MO限值 更高的环境保 护标准 。因此 ,研究开发低氮氧化 物排放的环保型柴油机已成为 当前和未来低速大 功率柴油机市 场竞争 的重点 。本文介绍 了某船舶 柴油机公司 的船用低速柴油机 为了满足 I O MON

供油提前角对C6121ZLG04型柴油机排放特性影响

供油提前角对C6121ZLG04型柴油机排放特性影响
本 文 试 验 对 象 是 一 直 列 4行 程 增 压 直 喷 中冷 柴 油 机 。该 柴 油 机缸 径 为 1 1m 行 程 为 1 2m 总排 2 m, 5 m, 角对 柴 油机 N x C H O 、 O、 C和 烟 度 排 放 量 的试 验 测 试 。
其 中, 油机在转 速为 1 0 rm n 最大扭 矩点 )和 柴 4 0/ i(
速 ;Q F D一12型 B S H 烟 度 计 用 于 测 量 烟度 。试 验 0 OC 柴油 为上 炼 “ ” 轻柴 油 , 滑 油 为 1W/ 0 D机 油 。 0号 润 5 4C
柴油机性能试验按《 柴油机 台架试验 考核方法 } B T J/
9 7 . —19 7 3 1 9 9进 行 。
收 稿 日期 :20 07—1 2—1 9 基 金项 目 :上 海 市 教 委 项 目 (6 z2 ) 0 e 8 0
定转速情况下 , 随着供油提前角的增加 , O N x和 C O排 放升高 , C排放量减少 。根据 图 4可知 , H 供油提前 角
减小 , 烟度 可 能会 升 高 。N x的排 放 浓度 随 负荷 的增 O 加而 增 加 , 从 低 负 荷 到 中 负 荷 时 , O 但 N x的增 加 速 度 大; 而从 中负 荷到 高 负荷 时 , O N x的增 加 速 度 变小 , 曲 线变 为平 缓 甚 至少 量 减 少 , 明供 油 滞 后 减 缓 了气 缸 说 内燃 料 的燃 烧 速 度 , 制 了 N x的 生 成 。 因此 , 少 抑 O 减
的 。为 此 , 针对 C 2 Z G 4柴油 机 进行 性 能研 究 与试 1 1L 0
验, 分析 了不同供油提前角对 柴油机性能 和排放 的影
响 , 确 定 了最 佳 供 油提 前 角 。 并

可调喷油规律下喷油提前角对柴油机性能的影响

可调喷油规律下喷油提前角对柴油机性能的影响

可调喷油规律下喷油提前角对柴油机性能的影响
杨昆;周磊;赵建华;聂涛;刘楠
【期刊名称】《国防科技大学学报》
【年(卷),期】2022(44)3
【摘要】为获取可调喷油规律条件下喷油提前角对柴油机性能的影响规律及成因机理,在实现可调喷油规律喷射的基础上,基于Fire软件建立了柴油机工作过程计算模型,并通过试验对模型中的主要参数进行标定,进而利用模型分析靴形喷油规律下柴油机性能随喷油提前角的变化。

结果表明:随着增压时刻的滞后,喷油规律由矩形过渡到斜坡形再到靴形,实现了灵活可调的喷油规律。

在靴形喷油规律条件下,存在一个最佳的喷油提前角,使柴油机的动力性和经济性均达到最优。

同时,随着喷油提前角的增大,柴油机缸内压力、缸内温度以及放热率均逐渐升高,且到达各自最大值的时刻前移,而NO_(x)排放量和碳烟排放量则分别呈现增加和减小的趋势。

【总页数】9页(P139-147)
【作者】杨昆;周磊;赵建华;聂涛;刘楠
【作者单位】海军工程大学动力工程学院;海军蚌埠士官学校机电系
【正文语种】中文
【中图分类】TK421.8
【相关文献】
1.柴油机喷油提前角对燃烧性能的影响研究
2.喷油速率匹配喷油提前角对超高压共轨柴油机性能影响的仿真研究
3.喷油提前角和喷油夹角对高功率密度柴油机燃烧
性能的影响4.喷油提前角对新型STC-VGT增压柴油机的性能影响5.喷油提前角和进气压缩压力对柴油机燃烧性能影响研究
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喷油提前角对柴油机燃烧特性的影响_图文(精)

喷油提前角对柴油机燃烧特性的影响_图文(精)

(60喷油提前角对柴油机燃烧特性的影响陆瑶,王银燕(哈尔滨工程大学,哈尔滨150001摘要为了研究柴油机在不同喷油提前角下的燃烧特性,采用三维流体数值分析软件AVLFIR E 建立了某型柴油机燃烧计算模型。

在不同喷油提前角下,对燃烧滞燃期、油气混合程度、温度、燃空当量比、放热率和压力进行分析,得出:随着喷油提前角的增大,滞燃期延长,着火时刻形成的可燃混合气增多,缸内最高燃烧压力和最高温度也随之升高同时放热规律相对更加集中,燃烧初期的放热速率和压力升高比较高。

关键词:柴油机喷油提前角燃空当量比温度蒸发率Diesel Fuel Injection Timing on Combustion CharacteristicsLu Yao,Wang Yin Yan(Harbin Engineering University,Harbin 150001,ChinaAbstract:In order to study diesel engine fuel injection timing under different combustioncharacteristics,three-dimensional computational fluid dynamics software AVL FIRE is use to establish a model of diesel engine combustion.An analysis of ignitiondelay,degree of air and fuel mixing temperature,fuel-air ratio,heat release rate and pressure is carried out with different fuel injection timing.It results in that the combustible mixture formed at ignition increase with prolonged fuel injection timing ignition,so that the maximum cylinder pressure and temperature increase,the maximum heat release rate more highly concentrates,and the heat release rate and pressure rise at initial combustion are higher.Key words:diesel engine,injection timing,fuel/air ratio,temperature,evaporation rate 柴油机设计与制造Design &Manufacture of Diesel Engine2011年第2期第17卷(总第135期来稿日期:2011-01-14作者简介:陆瑶(1986-,女,硕士研究生,主要研究方向为内燃机性能、燃烧与排放。

喷油脉宽提前角实验结果分析与讨论

喷油脉宽提前角实验结果分析与讨论

喷油脉宽提前角实验结果分析与讨论
喷油脉宽提前角是指在发动机中,喷油系统将燃油喷入气缸中的时间提前于气缸的顶死点。

该指标对发动机性能有着重要影响,因为它直接决定了燃油在气缸中的燃烧速度。

实验结果显示,喷油脉宽提前角的变化会对发动机性能产生不同程度的影响。

当提前角增加时,发动机的功率和扭矩都会提高,但同时也会产生更多的废气和颗粒物排放。

反之,当提前角减小时,排放量会减少,但是发动机性能也会下降。

因此,进行喷油脉宽提前角实验时需要针对特定的发动机及工况进行综合考虑。

在性能指标与环保要求之间需要做出平衡。

此外,还需要注意实验过程中的参数测量和数据处理的准确性,以确保实验结果的可信度和可靠性。

喷油提前角对共轨柴油机燃用生物柴油性能的影响

喷油提前角对共轨柴油机燃用生物柴油性能的影响

喷油提前角对共轨柴油机燃用生物柴油性能的影响李达;谭泽飞【摘要】研究了高原地区(81kPa)高压共轨柴油机燃用不同混合比的生物柴油(B10,B20,B30,B50)不同的喷油提前角对发动机的经济性、动力性的影响及其变化规律.结果表明,在燃用一定比例的生物柴油后,有效燃油消耗率随喷油提前角的提前先下降后升高;发动机扭矩随喷油提前角的提前先增大后变小,不同转速下都存在一个经济性与动力性最佳的喷油提前角.【期刊名称】《农机化研究》【年(卷),期】2013(035)009【总页数】3页(P234-236)【关键词】喷油提前角;生物柴油;高压共轨柴油机;高原【作者】李达;谭泽飞【作者单位】西南林业大学机械与交通学院,昆明650224;西南林业大学机械与交通学院,昆明650224【正文语种】中文【中图分类】TK421+.40 引言生物柴油是由动物脂肪或植物油通过酯化反应得到的脂肪酸甲(乙)基脂类物质,作为一种新型可再生的生物质能源,具有与石化石油相近的特性,可在不改变发动机参数和结构的条件下,与石化石油以任何比例掺混供发动机燃用。

生物柴油无毒性,含硫量低,不含芳香烃,闪点和降解率都较高,具有良好的安全性和环保性;并且含氧量高,十六烷值高,燃烧性能好。

因此,其具有较好的燃料特性,作为一种绿色新能源得到世界各国的普遍重视。

研究表明:燃用不同掺烧比例生物柴油时,发动机的燃油消耗率以及扭矩都有所变化,对燃油的经济性及动力性产生影响。

为此,在高原环境下通过在1台高压共轨柴油机上进行燃用不同掺燃比例的生物柴油的台架试验,研究动力性的影响及变化规律。

1 试验条件1.1 试验设备所用发动机为云内动力股份有限公司生产的一款4缸直列式高压共轨柴油机,采用的主要仪器有:AFA Drive 250/4-8交流电力测功机、AVL733连续油耗仪、ETAS 590 ECU接口模块、RWK01燃油恒温系统、AVL620燃烧分析仪和IncaCOM电控标定系统等。

高压共轨船用柴油机燃烧与排放数值研究

高压共轨船用柴油机燃烧与排放数值研究
YAN i g, NG o, ANG e c a W ANG n qu n, P n PI Ta F W n— h o, Xi — a FENG i — h M ng z i
( h 1 R sac ntueo C I S a g a 2 1 0 , hn ) T e 1 eerhIstt f SC,h n hi 0 1 8 C i 7 i a
第3 2卷 第 8期
21 0 0年 8 月


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S P S ENCE AND HI CI TECHNOL OGY
高压 共轨船用柴油机燃烧 与排 放数值研 究
闫 萍 , 平 涛 , 文 超 , 方 王新 权 , 明 志 冯
tru h te c mp tt n T e efc fc mmo —alpe s r n u lijcin t n n c mb sin a d h o g h o uai . h f to o o e n ri rsu e a d f e n e t i g o o u t n o mi o
0 引 言
日益 严 重 的环境 污染 和 能源 短缺 , 内燃 机必 须 使 向节 能环 保 的方 向发 展 。 由 于高 压 共 轨 燃 油 系 统 具
原 因, 使得 高压 共轨 燃 油系统 在 船用 柴油 机上 的实 际
e s in r o a e nd a a y e miso s a e c mp r d a n lz d. K e r : ma i e dis le g n y wo ds rn e e n i e;c m mo a l c mb to n miso o n r i; o usi n a d e s in; n me ia n l ss u rc la ay i
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轨压与喷油提前角对柴油机NOx排放的影响研究作者:侯俊香梁坤峰刘景来源:《现代农业科技》2014年第05期摘要结合某小型直列4缸、直喷式、增压中冷、电控高压共轨柴油机,通过试验研究了十三工况点下不同共轨压力和喷油提前角参数组合对柴油机NOx排放的影响,并分析了NOx 形成机理与喷油参数轨压、喷油提前角改善柴油机排放的作用。

结果表明:NOx排放值随着轨压的增大基本上均呈现逐渐增大趋势,并且随着喷油提前角的增大而增高,同时轨压对NOx排放值的影响小于喷油提前角的影响;喷油提前角应在8~10°间选取,轨压选1 200 bar 左右较为合适;仅改变喷油参数轨压和喷油提前角难以实现全工况的NOx排放值达标。

关键词高压共轨柴油机;轨压;喷油提前角;NOx排放;十三工况中图分类号 TK421 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2014)05-0218-02The Influence of Rail Pressure and Fuel Injection Advance Angle on NOx Emission of Diesel EngineHOU Jun-xiang 1 LIANG Kun-feng 1,2,3 * LIU Jing 1 GU Hui 1 LI Yu-gang 1 CHEN Wei-feng 1(1 Jiangsu Jianghuai Engine CO.,LTD,Yancheng Jiangsu 224000; 2 Henan University of Science and Technology; 3 Tianjin University)Abstract Combined with a small inline 4 cylinder,direct injection,turbocharged,electronically controlled high pressure common rail diesel engine,influence of thirteen operating points with different common rail pressure and fuel injection advance angle on NOx emission of diesel engine was researched.Formation mechanism of NOx,improvements in the emission of diesel engine from rail pressure and fuel injection advance angle were analyzed.The results showed that:NOx emission value increased with the rail pressure,and also increased with the fuel injection advance angle,and rail pressure′s influence on NOx emission value less than the effect of fuel injection advance angle;fuel injection advance angle should be chosen between 8° to 10°,and rail pressure should be about 1 200 bar;only change the rail pressure and fuel injection advance angle was difficult to fulfil conditions reach the NOx emission standard.Key words high pressure common rail diesel engine;jet pressure;fuel injection advance angle;NOx emission;thirteen operating points20世纪90年代以来,作为车用动力的柴油机已占有越来越重要的地位,然而随着排放法规的日益严格,降低柴油机的排放成为柴油机排放控制技术研究的热点问题[1]。

有关资料表明,单一的柴油机排放控制技术或几种技术的不适当匹配均会产生此消彼长的现象[2]。

如改善柴油机的雾化和燃烧过程,虽然会降低柴油机微粒与烟度的排放,但又会增加NOx排放。

面对柴油机排放控制的特殊困难,目前技术上使用的控制排放手段已逐渐转向高压共轨、增压中冷和EGR等技术的联合应用方面[3-5]。

因此,掌握这些技术参数间的匹配关系对NOx排放的影响规律,对于既保持柴油机良好性能又能有效减少排放污染物具有重要意义。

以一台直列4缸、直喷式、增压中冷、电控高压共轨柴油机为研究对象,通过调整其轨压和喷油提前角,实测了该柴油机十三工况点的NOx排放值,分析了不同共轨压力和喷油提前角组合下的排放结果,为柴油机喷油参数的优化匹配提供参考。

1 试验装置与研究方法试验所选发动机为4102增压中冷发动机,该发动机的基本参数:型式为直列4缸、4冲程、直喷、增压中冷,标定功率76 kW,供油方式为高压共轨,标定功率转速为3 000 r/min,缸径102 mm,最大扭矩290.5 N·m,活塞平均速度11.5 m/s,最大扭矩转速1 800~2 100r/min,平均有效压力809 kPa,排放标准为国Ⅲ。

基于AVL 瞬态测功系统,使用排放测试设备对排气中NOx排放量进行了测量。

研究中,柴油机排放的测试方法是参照GB17691-2001进行的,试验系统采用的测功机系统型号为AVL A1210,气体污染物分析仪型号为AVLi60。

在研究中该系统主要用来改变轨压和喷油提前角2个参数,获取不同工况下的NOx排放量,为方便对比分析,提出了每一工况下NOx排放的目标值。

试验主要对十三工况点进行分析,所选十三工况点分别为怠速以及1 816、2 227、2 638 r/min所对应的25%、50%、75%、100%负荷在不同轨压和不同喷油提前角下进行柴油机的排放性能研究。

2 结果与分析2.1 十三工况NOx排放量图1为怠速工况下NOx排放量的变化规律。

由图可知,怠速情况下,随着轨压的增大,NOx排放值的变化较小,仅有较小的增大趋势;随着喷油提前角的增大,NOx排放值也随之增高,但增大至10°时,NOx排放值反而又会降低,且此时随轨压的升高呈现逐渐减小的趋势。

然而在试验的轨压和喷油提前角参数的所有组合情况下,NOx排放值均低于此时的目标排放值,由此可知怠速时不同轨压和喷油提前角组合对于NOx排放值的影响较小。

图2为25%负荷工况下NOx排放量的变化规律。

随轨压的增大,在3种转速情况下,NOx排放值基本上均呈现逐渐增大趋势;随着喷油提前角的增大,NOx排放值也随之增高。

在此负荷工况下,3种转速情况所测得的NOx排放值并非均低于所处条件下的排放目标值;同时,此负荷工况下,轨压对NOx排放值的影响要小于喷油提前角,因此要满足目标排放值,需对喷油提前角进行约束,应采用12°以下的喷油提前角。

图3为50%负荷工况下,NOx排放量的变化规律。

在3种转速情况下,NOx排放值随着轨压的增大基本上均仍呈现逐渐增大趋势;随着喷油提前角的增大,NOx排放值也随之增高。

此外,在此负荷工况下,3种速度情况所测得的NOx排放值并非均低于所处条件下的排放目标值,且不同的轨压和喷油提前角试验参数组合能满足目标排放值的情况较少;同时,根据试验结果,此负荷工况下,轨压对NOx排放值的影响也小于喷油提前角的影响。

图4为75%负荷工况下NOx排放量的变化规律。

在3种转速情况下,NOx排放值随着轨压的增大基本上仍均呈现逐渐增大趋势,但在高速情况下,轨压的增大对NOx排放值的增高影响不大;随着喷油提前角的增大,NOx排放值也随之增高;此工况下,轨压对NOx排放值的影响同样小于喷油提前角的影响。

然而,在此负荷工况下,3种速度情况所测得的NOx排放值均高于所处条件下的排放目标值,即不同的轨压和喷油提前角试验参数组合下,NOx排放值均不能满足目标排放值。

图5为100%负荷工况下,NOx排放量的变化规律。

在3种转速情况下,随着轨压的增大,NOx排放值仍基本上均呈现逐渐增大趋势;NOx排放值随着喷油提前角的增大也随之增高;此负荷工况下,轨压对NOx排放值的影响仍小于喷油提前角的影响。

此外,此试验条件下,所采用的不同轨压和喷油提前角试验参数组合,NOx排放值均不能满足目标排放值。

2.2 NOx形成机理与喷油参数的影响NOx是燃烧过程中氮的各种氧化物(包括NO、NO2、N2O4、N2O3、N2O5等,其中NO 的数量最多)的总称。

根据Zeldoviteh理论,柴油机燃烧过程中,燃烧温度、氧浓度及氮和氧在高温中的滞留时间等因素对NOx生成率的影响具有决定作用。

从上述试验结果看,相同转速的不同负荷条件下,NOx排放随柴油机负荷的增大而增加,这是因为随着负荷的增大,可燃混合气的平均空燃比减小,使最高燃烧温度提高。

同时,随着轨压和喷油提前角的增加,柴油机NOx排放量均呈现增大趋势,原因在于,随着轨压的增大,喷油贯穿率较小,燃油雾化质量变好,有利于燃烧的进行,也导致了燃烧温度的增高。

此外,由于喷油提前角的增大,此时喷油时缸内的压力和温度较低,喷油贯穿率较大,大量燃油被喷至壁面上或者其附近,而此处的温度比气缸中央部位更低,燃烧进行时会导致局部的燃烧温度过高,使得NOx的排放增加。

为了优化轨压和喷油提前角的匹配,根据排放目标值,在25%负荷时,低速下喷油提前角选6°或8°,轨压选用1 100 bar较好,中速下轨压选用1 100~1 200 bar、喷油提前角选用10°左右较为合适,高速下喷油提前角选用10°左右、轨压选用1 200~1 400 bar较为合适;在50%负荷时,中、低速情况下喷油提前角选8°,轨压选1 100 bar左右较为合理,而高速下,喷油提前角选10°左右、轨压选1 200 bar左右较为合适。

在75%负荷时,3个速度下,轨压选用1 100~1 200 bar、喷油提前角选用8°更为合理;在100%负荷时,低速下轨压选1 100 bar 左右,喷油提前角选8°以下较为合适,中速下喷油提前角选6°左右、轨压选1 200~1 300 bar 较合适,高速时喷油提前角选用8°以下、轨压选用1 200~1 300 bar比较合适。

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